В 1968 году в окрестностях Роденбурга (Швейцария) по соглашению правительств ведущих государств Европы было начато строительство центра ядерных исследований (ЦЕРН). Проект предусматривал создание под землей 30-километрового научно-испытательского комплекса. Это было время интенсивного изучения процессов в области высоких энергий как в мирных, так и в военных целях.
Естественно, советским ученым доступ к таким «европейским» исследованиям был закрыт. Впрочем, как и специалистам других государств закрытыми оставались двери особых научных центров и институтов на территории СССР. Но информация, поступавшая, как правило, по специальным каналам связи, попадала в руки то одних ученых, то других. Таким образом, хоть и в скрытой форме, но обмен научными разработками производился. И самой важной, самой ценной добычей считалась информация о разработках в области ядерных исследований и испытаний.
Первые сообщения о работе доктора Питера Хиггса из ЦЕРНа стали известны специалистам института ядерных исследований в г.Киеве спустя некоторое время после проведения там первых опытов. Сообщения на то время представляли особую ценность, так как позволяли анализировать достижения советской науки в контексте аналогичных исследований «вероятного противника».
В семидесятых годах начался промышленный атомный бум - от Ла-Манша до Чукотки. В эйфории достижений, поздравлений и аплодисментов не слышно было голосов противников атомной гигантомании. Среди них был и кандидат технических наук Борис Васильевич Болотов, автор разработки теории ядерных превращений в веществе. При этом он исходил из следующих выводов: «Ядерная энергетика ограничивается немногими элементами и, как правило, она заканчивается на уране и плутонии. Уран-235 обычно расщепляется на барий и криптон на уровне энергии около 250 мегаэлектрон-вольт. Осколки, в том числе и нейтроны, тормозятся, создавая тепловые колебания молекул. Выходит, что других способов получения тепловой энергии без выбросов нейтронов в промышленных условиях не применяется».
Официальная наука, как у нас, так и на Западе, утверждала, что ядерные превращения на малых энергиях невозможны.
Но в отделе, где работал Болотов, исходили из принципа отрицания общеизвестного. Уже тогда были видны пробелы в безопасности, надежности и экономической эффективности атомных технологий.
Чтобы разработать альтернативный проект, следовало по-другому определиться в терминах и брать за основу расчетов и испытаний так называемые нерадиоактивносодержащие элементы. То есть требовалось разработать совершенно иное направление в технологии, технике и энергетике. Было решено считать реакцию ядерной, если наблюдаются какие-либо перестройки в ядрах вещества. Длительные эксперименты подтвердили существование сразу нескольких видов ядерных реакций. Одним таким примером есть явление поглощения. Хорошо поглощают нейтроны кадмий, бор и другие элементы. При этом поглотимость происходит как на быстрых, так и на медленных нейтронах, то есть на малых энергиях. Эти элементы также поглощают и протоны. Кадмий и бор при поглощении нейтронов и протонов увеличивают в своих ядрах число нуклонов до полного превращения самого элемента. При этом подтвердилось, что ядерные реакции при поглощении нейтронов и протонов совершаются на энергиях от сотен мегаэлектрон-вольт до их долей. В экспериментах было получено почти десятикратное увеличение тепловой энергии по сравнению с потребленной. Главным выводом после завершения цикла испытаний стала возможность создания электронно-протонного реактора и освоения процессов так называемого «холодного ядерного синтеза». Кстати, аналогичные результаты были получены в лабораториях США, Японии, Индии.
В практической плоскости это могло бы в перспективе компенсировать минусы таких атомных монстров, как Чернобыльская АЭС. А главное, значительно удешевить производство электроэнергии, сделать атомную энергетику надежной и безопасной.
Сейчас трудно сказать, чем бы завершилось новое направление в исследовании ядерных процессов. Вскоре ударная волна времени сбросила Болотова с «атомной» орбиты на орбиту политических процессов. Причем здесь «реакция» совершалась явно не по физическим законам. В результате единоборства инженера и системы возобладала «реакция» политическая.
Такова краткая предыстория событий. Потрясения, выпавшие на долю Болотова, сломили бы многих. Его они только закалили. Прошлый опыт, анализ теории и практики освоения мирного атома натолкнули его на вывод о том, что в принципе возможны ядерные превращения многих веществ и материалов. А это позволило бы коренным образом изменить на уровне государств и энергопроизводящих компаний как систему производства, так и потребления энергоресурсов. И самое важное - избавить человечество от страха перед радиоактивным заражением планеты.
И еще немаловажный фактор: теоретические исследования и практические эксперименты по ядерным технологиям на больших и малых энергиях приоткрыли «занавес» и «впустили» инженера Болотова во внутренний мир материи. Ему и Нелли Болотовой удалось раскрыть многие тайны в природе веществ, понять общие и частные закономерности их возникновения, существования и взаимодействия, а также условия и принципы превращения материальных компонентов из одного состояния в другое.
А это немаловажно, если учитывать, что в XXI веке исчерпаются возможности энергозатратных технологий и запасы полезных ископаемых.
…На столе, за которым мы беседуем, разложены металлические круги разной толщины. Осеннее солнце освещает их через окна, и металл переливается отблесками. На первый взгляд это похоже на свинец. Я беру в руку один круг и чувствую необычную легкость предмета. Таких размеров свинцовый диск должен был бы иметь вес в несколько килограммов. А тут впечатление такое, что состав какой-то невесомый. На всякий случай пробую его на разлом, режу ножом, бью молотком. Не получается ни то, ни другое, ни третье. Но замечаю, что при резком ударе молотка материал амортизирует, как резина.
Теперь я убеждаюсь, что это все-таки металл. Но неоднородный, такое впечатление, что он наполнен воздухом или еще каким-то газом. Я спрашиваю об этом Бориса Васильевича. Тот подтверждает:
- Да, действительно, это не совсем металл. Это так называемый пеноплюмбум. Давайте посмотрим, как материал взаимодействует с жидкостями.
И он бросает круг в емкость с водой. По всем законам физики металл должен утонуть. Но этот предмет плавает. Ничего подобного до сих пор мне видеть не приходилось. Меня одолевают сомнения, и я погружаю круг на дно емкости. Предмет находится в таком состоянии ровно столько, сколько я его держу. Как только круг отпускаю, он всплывает на поверхность.
Аналогично себя ведут и остальные круги, хотя структура каждого из них несколько отличается от предыдущего. Узнаю, что сделаны предметы из разных металлов: здесь имеются еще пеноалюминий и пеновисмут. Первые ассоциации от увиденного у меня возникли со всем тем, что имеет свойство и способно плавать: кораблями речного и морского транспорта.
Интересуюсь, каково предназначение этих непотопляемых металлов и есть ли связь с моими предположениями.
Мне говорят: «Естественно, связь есть. Пенометаллы предназначены, в частности, для строительства совершенно новых, в принципе непотопляемых кораблей».
Что же принципиально может изменить применение пенометаллов?
Во-первых, пенометаллическое вещество обладает совершенно несвойственной металлам атомно-кристаллической структурой. Кристаллическая решетка материала может быть и однородной, и неоднородной. Все зависит от исполнения согласно техническому заданию.
Во-вторых, вещество обладает свойствами, близкими к свойствам абсолютно упругого тела. Эти свойства присущи, например, такому изделию, как накаченная автомобильная шина. Во время движения автомобиля по дорогам колесо подвержено бесконечным деформациям. Но этого практически не замечают ни водитель, ни пассажиры.
Что мы имеем в данном случае? Мы имеем равновеликие силы действия оболочки колеса на объект и объекта на колесо. При этом колесу помогают специальные амортизаторы и рессоры. В их функции входит компенсация и гашение избыточных перегрузок. Таким образом, сила соударения колеса на объект поверхности пропорциональна прочности и моменту инерции этого объекта. Эти силы действия и противодействия в конечном итоге устраивают всех: поверхность дороги, автомобиль и людей. А теперь представим себе такое: корпус корабля сделан не из традиционных материалов, а из однородного пенометалла. Причем пенометалл имеет все функции автомобильной шины, а главное - он также наполнен газовой средой. При этом силы поверхностного натяжения и покрытия каждого микропузырька взаимоувязаны и взаимодействуют.
При возникновении препятствия, как статического, так и динамического, точечное воздействие такого препятствия на локальный участок обшивки гасится посредством смещения ячеек и передается на весь корпус корабля. В этом случае происходит деформация корпуса без его разрыва или с незначительным разрывом междуячеистого пространства. Корпус корабля реагирует всеми межмолекулярными силами сцепления и растяжения. Корабль соприкасается с препятствием и отскакивает от него, подобно мячу, без катастрофических последствий, как это имеет место в обычных случаях. Перегородки, надстройки и остальные помещения корабля могут быть исполнены из нового материала. В таком случае он становится практически непотопляемым. Это обусловлено тем, что в одной единице объема пенометалла в среднем в 150 раз больше воздуха, чем самого металла.
Известны случаи разлома обшивки корпуса от мощного воздействия морской волны. Существует ли такая угроза кораблю, построенному из пенометаллов? Существует, но только в местах соединения пенометаллических плит. Именно здесь в настоящее время (в теоретической и практической плоскости) находится ахиллесова пята будущих кораблей. Для ее решения усилий одного ученого недостаточно. Принципиальные предложения на сей счет у Болотова есть, но для их проверки нужна испытательная база крупных научных организаций и промышленных предприятий. При изложении данного материала требуется сказать, что далеко не все виды металлов поддаются воздушной (газообразной) обработке. Очень трудно вспенить тугоплавкие металлы: железо, чугун, бронзу, медь и другие. Но и здесь уже имеются наработки. Хотя путь от единичных лабораторных образцов до серийного производства требует серьезных капиталовложений.
Не меньшее значение имеет применение пенометаллов в других отраслях. Рассмотрим наиболее актуальные. Дело в том, что пенометаллы могут иметь различную толщину слоя: от нескольких микрон до многометровой. В зависимости от этого им будут задаваться разнообразные свойства: прочность, химическая стойкость к воздействию солей и кислот, сопротивление внешним деформациям, демпфирующие характеристики, теплопроводность, свето- и радиопрозрачность. Уже говорилось о том, что при ударе пенометаллы сжимаются подобно губке, но впоследствии имеют возможность принять прежнюю форму.
В науке известны металлы с функцией памяти своей формы. Но эти свойства памяти не отличаются большими диапазонами (всего несколько миллиметров). И это не срабатывает при резких ударах и больших нагрузках. Имеется в виду столкновение двух автомобилей или автомобиля с препятствием. Что происходит при этом с конструкцией автомашин в настоящее время, мы знаем.
На сегодняшний день ни одна автомобильная фирма и ни одна страна не предложили принципиально новых конструктивных материалов для кузовов автомобилей, тракторов и другой техники. И человечество давно потеряло счет количеству жертв в автокатастрофах. В то же время существует возможность создания автотранспортных средств из пенометаллов. По расчетам инженера Болотова, в течение полутора-двух лет можно создать кузов автомобиля, который при столкновении с препятствием на скорости до
80 км в час практически не будет иметь повреждений. При взаимодействии с препятствием автопенометаллический корпус также будет подвержен деформации. Но это деформация совершенно иного свойства. Во-первых, пенометалл не рвется на куски. Во-вторых, он не имеет режущих свойств, что является главным залогом безопасности водителя и пассажиров.
Неограничены возможности применения пенометаллов и в строительной индустрии. Из этого состава можно делать перегородки, кровельный материал, стропила, опорные колонны, фундаментные блоки, панельные перекрытия, трубы любого диаметра и другое. Здесь еще можно добавить, что пенометаллы нормально взаимодействуют с армированным железом и стекловолокном. Линии электропередач, высоковольтные и телеграфные столбы, опоры электросетей в пенометаллическом исполнении приобретают свойства дополнительной конструкционной прочности и гибкости от воздействия ураганов.
И последнее. Упреждая скептицизм возможных оппонентов, хочу сказать, что освоение и внедрение пенометаллов не требуют сколь-нибудь серьезной перестройки промышленности. Нынешние металлургические предприятия вполне могут перепрофилироваться в соответствии с предлагаемой программой. Первоначальные затраты потребует лишь научно-исследовательская база. Но без этого не осуществлялся еще ни один серьезный технологический проект.