Нужны ли России прорывные технологии?
26 июня на интернет-телеканале Anna-News в программе «Что делать» обсуждалась ситуация, сложившаяся вокруг нескольких крупнейших открытий в области ядерной физики, сделанных исследовательской группой под руководством физика-ядерщика из МГУ им. М.В. Ломоносова Аллы Александровны Корниловой (подробности читайте в публикациях сюжета «Атомный проект 2.0 и холодный ядерный синтез»). Технологии, которые уже создаются на базе этих открытий, имеют очевидное стратегическое значение не только для будущего отечественной атомной промышленности, энергетики и экономики в целом, но также и для национальной безопасности России.
О судьбе одной из них, утилизации жидких ядерных отходов с помощью специальных микробных ассоциаций, подробно рассказывается в первой части передачи.
* * *
Комментарий ИА REGNUM
Человечество тысячелетиями учится превращать одни вещества в другие. Когда стало понятно, что вещества состоят из атомов (буквально — неделимых частиц), появился запрет на превращение одних химических элементов в другие: устанавливайте и разрывайте связи между атомами сколько хотите, но сами атомы неизменны и вечны. Те, кто продолжал верить в возможность превращения самих атомов, стали считаться алхимиками, представителями исчезающей средневековой науки. С открытием радиоактивности абсолютный запрет на распад атомов был снят, атомы перестали быль бессмертными и неделимыми, а в конце 1920-х годов уже было доказано, что на Солнце происходят слияния атомов, то есть реакции ядерного синтеза. Для их реализации требовалась температура в миллионы градусов, но и энергии они обещали в 1000 раз больше, чем выделяется при распаде атомов. После этих открытий все превращения вещества были поделены между двумя науками: химия занялась конструированием молекул из деталей-атомов, а работой по сборке и разборке самих атомов, что гораздо сложнее и требует, как считалось, на порядки больших энергетических затрат, занялась атомная физика.
Атомная физика поразительно быстро освоила реакции деления атомов и придумала для начала атомную бомбу и атомные реакторы для наработки атомной взрывчатки. Сверхвысокие температуры атомных взрывов тут же натолкнули физиков на идею освоения солнечных реакций ядерного синтеза в земных условиях. Не прошло семи лет, как ядерный синтез был освоен: США и СССР наперегонки начали пугать друг друга теперь уже взрывами водородных бомб на земле, под землёй и в воздухе.
Не на шутку испугавшись последствий ядерных испытаний, супердержавы решили больше внимания уделять мирному применению реакций атомных превращений. Но в мирном применении успехи были намного скромнее. Атомные электростанции оказались слишком рискованным делом: одна авария, подобная Чернобылю или Фукусиме, аннулировала потенциальные преимущества атомной энергетики на сотни лет вперёд. Но даже без катастроф неприятностей хватало. Подошло время массового закрытия атомных блоков, и всем стало ясно, что накопленное за время их эксплуатации огромное количество ядерных отходов придётся хранить ещё сотни лет и с огромными затратами. Не улучшили ситуацию и мирные атомные взрывы, о вреде и пользе которых до сих пор толком ничего не известно. С мирным термоядом ситуация не лучше: потрачены десятки миллиардов долларов, а перспективы получения неограниченного количества экологически чистой ядерной энергии с помощью «горячего» ядерного синтеза сегодня всё так же туманны, как и полвека назад.
* * *
С начала XX века периодически появлялись публикации о странных реакциях, которые не укладывались в дихотомию химические — физические: при их реализации появлялись новые химические элементы, то есть по своему результату они однозначно были ядерными, а по своей энергетике они до ядерных явно не дотягивали, так как многие из них происходили при температурах ниже солнечных в тысячи раз, а некоторые даже при комнатной температуре. Такие реакции позже стали называть «холодным ядерным синтезом» или низкоэнергетическими ядерными реакциями. Подобные реакции, наблюдающиеся в живой природе, называют «биологической трансмутацией» химических элементов.
Больше всех о биологической трансмутации в XX веке писал французский исследователь Луи Кервран (1901−1983), поэтому довольно долго для обозначения феномена биологической трансмутации широко использовался термин «эффект Керврана». К 1970-м годам накопленный массив экспериментальных данных и наблюдений проявлений биологической трансмутации в природе стал настолько убедителен, что в 1975 году Кервран и его последователь японский профессор Хишатоки Комаки (р. 1926) были номинированы на Нобелевскую премию по физиологии и медицине с формулировкой «за обнаружение того, что трансмутация различных химических элементов в природе происходит при низких энергиях». Нобелевскую не дали. Считалось, что Керврану не хватает самого важного доказательства — доказательства появления нового ядра химического элемента, сделанного методами, которые признаёт именно ядерная физика. В последней своей книге Кервран написал, что Лионский институт ядерной физики наконец провел успешную проверку его опытов и вот-вот должна была появиться соответствующая публикация лионских физиков. Однако Кервран своего триумфа так и не дождался, и, насколько известно, по какой-то причине в открытой печати эта работа так и не появилась.
Безупречное доказательство, приемлемое именно для физиков-ядерщиков, было сделано только через 10 лет после смерти Луи Керврана. В знаменитом опыте, который сегодня уже можно считать классическим, проведённом группой Аллы Корниловой из Московского университета, обычные дрожжи «синтезировали» себе отсутствующее в растворе жизненно необходимое железо из марганца, который в растворе был. При этом в обычной воде (H20) из ядра марганца, имеющего атомный вес 55, при слиянии с ядром водорода, состоящего из одного протона, получалось ядро обычного железа-56 (55+1=56), а в тяжёлой воде (D20) при слиянии ядра марганца с ядром дейтерия (тяжёлого водорода), которое состоит из одного протона и одного нейтрона, получался экзотический изотоп железа-57 (55+2=57). После этого были сделаны многочисленные опыты по получению одних химических элементов из других с помощью микробов, при этом, как оказалось, микробы очень хорошо «знают» ядерную физику и реализуют только перечисленные в справочниках энерговыгодные реакции синтеза, включая получение золота из вольфрама.
Высшим достижением большого цикла исследований по биологической трансмутации стала разработка прототипа технологии превращения опасных радиоактивных изотопов одних элементов в нерадиоактивные изотопы других, сделанная во второй половине 1990-х годов на базе фирмы «Укрытие» в Чернобыле, в частности, радиоактивного цезия-137, на долю которого приходится 96% всех жидких радиоактивных отходов (ЖРО) АЭС, в стабильный барий-138. При этом скорость снижения уровня радиоактивности ЖРО составляла 50% за две недели.
Почти через 20 лет в Росатоме наконец в 2016 году повторили опыт с цезием (см. «Росатом продолжает исследования биологической трансмутации»). Казалось бы, внедрение технологии открывает фантастические перспективы для отечественной атомной энергетики — принципиальное решение проблемы ЖРО: после российских АЭС не будет оставаться никаких жидких радиоактивных отходов вообще. Разве это не конкурентное преимущество? При этом рынок только утилизации ЖРО АЭС составляет сотни миллиардов долларов, а есть еще радиоактивные отходы нефтяной промышленности, загрязнённые радионуклидами земли. Но почему в отношении этой прорывной технологии в России мы видим откровенный саботаж, а за границей — пристальное внимание?