Людство тривалий час шукає джерело енергії, яке поєднувало б потужність, безпеку та екологічність. Таким джерелом може стати термоядерний синтез – процес, що живить зорі, зокрема наше Сонце. Якщо навчитися стабільно й безпечно відтворювати цей синтез на Землі, це відкриє доступ до невичерпних енергетичних ресурсів, прихованих в ізотопах водню.
На відміну від традиційної ядерної енергетики, де відбувається поділ важких ядер урану, термоядерний синтез працює у зворотному напрямку: легкі ядра ізотопів водню – дейтерію та тритію – з’єднуються, утворюючи ядро гелію. У цьому процесі виділяється значна кількість енергії, і саме контроль над цією реакцією розглядається як один із ключових технологічних викликів сучасної науки.
Шлях до практичного використання термоядерної енергії триває вже понад пів століття і залишається однією з найскладніших науково-інженерних задач. Вагомий внесок у становлення цього напряму зробили й вчені з Харкова.
Саме з Харковом пов’язана професійна наукова діяльність дослідника Олега Лаврентьєва. Він висловив ідею щодо використання керованого термоядерного синтезу ще наприкінці 1940-х років, у листі з Далекого Сходу, де продовжив службу після Другої світової. Згодом ці ідеї стали відправною точкою його багаторічної роботи в Харківському фізико-технічному інституті, де отримали розвиток у вигляді експериментальних і теоретичних досліджень плазми.
У 2026 році наукова спільнота відзначає 100-річчя від дня його народження. Ця дата символічно перегукується з наближенням столітнього ювілею Харківського фізико-технічного інституту, який інститут відзначатиме за два роки.
Ідея в конверті
Історія великої науки часто асоціюється з іменами академіків, урядовими преміями та секретними лабораторіями. Проте становлення термоядерної епохи у СРСР пов’язують не лише з інституціями, а й з ініціативами, що народжувалися поза межами професійної науки – зокрема з листом звичайного солдата.
Олег Лаврентьєв народився 7 липня 1926 року в Пскові. Його юність перервала Друга світова війна: у 1944 році вісімнадцятирічний юнак добровольцем пішов на фронт. Після перемоги над нацизмом служба не завершилася – Лаврентьєва направили на Далекий Схід, на Сахалін.
Саме там, без безпосереднього доступу до наукових інституцій, але з можливістю працювати з технічною літературою та фаховими виданнями, почала формуватися його здатність до самостійного наукового мислення. У цей період дослідник-самоучка захопився ядерною фізикою.
У 1950 році відбувся один із найдраматичніших та найважливіших епізодів у хроніці світової науки. 24-річний Лаврентьєв надіслав до ЦК ВКП(б) листа, у якому виклав дві революційні ідеї, які сьогодні вважаються фундаментальними передвісниками термоядерної епохи:
Перша: використання дейтериду літію як твердого термоядерного пального для водневої бомби. Ця пропозиція Дала змогу зробити зброю компактною та придатною для транспортування.
Друга ідея: концепція отримання мирної енергії шляхом керованого термоядерного синтезу (КТС) за допомогою утримання високотемпературної плазми електричним полем.
На той час ці пропозиції були справжнім інтелектуальним вибухом. Вони з’явилися ще до наукових публікацій із проблематики термоядерного синтезу і фактично дали поштовх радянським дослідженням у цій сфері. Коли лист молодого сержанта потрапив на рецензування до провідних радянських теоретиків, він став каталізатором розвитку цього напряму. Деякі з ідей Лаврентьєва стали одним із імпульсів для досліджень, які згодом привели Андрія Сахарова та Ігоря Тамма до розробки концепції магнітної термоізоляції плазми.
Правильний вибір
Після демобілізації талановитий практик-самоучка вступив до Московського державного університету, а після його закінчення у 1956 році приїхав до Харкова і почав працювати в Харківському фізико-технічному інституті.
Харків був одним з провідних центрів ядерної фізики і мав одну з найсильніших наукових шкіл Східної Європи. Тут працювали Кирило Синельников та Антон Вальтер, а розвиток дослідницьких традицій пов’язаний з діяльністю Ігоря Курчатова та Льва Ландау.
У ХФТІ Лаврентьєв пройшов шлях від молодшого наукового співробітника до керівника лабораторії та провідного вченого Інституту фізики плазми. Саме тут його теоретичні ідеї отримали належне математичне обґрунтування та експериментальне втілення.
Олег Олександрович розробив концепцію електростатичних та електромагнітних пасток для утримання високотемпературної плазми, запропонував оригінальні конструкції і схеми їх реалізації.
Вчений не обмежувався формулами на папері: під його керівництвом у ХФТІ було побудовано цілу низку експериментальних установок – від першого «Сферичного діода» до складної серії електромагнітних систем «Юпітер» («Юпітер-1А», «Юпітер-1М»).
У стінах Харківського фізико-технічного інституту Олег Лаврентьєв захистив кандидатську та докторську дисертації, виховав плеяду молодих талановитих дослідників та опублікував понад сто наукових праць.
Його діяльність стала одним із важливих чинників формування харківської наукової школи з фізики плазми та керованого термоядерного синтезу, що забезпечила Харкову помітне місце серед провідних світових центрів у цій галузі. Результати досліджень ХФТІ увійшли до міжнародного наукового обігу, їх використовували у лабораторіях США, Канади, Японії та Південної Кореї.
…Важливою є й тяглість цієї традиції поза межами інституту. Донька вченого, Ірина Олегівна Лаврентьєва, продовжила її у сфері педагогіки. Вона працює у Харківському ліцеї №62 і за роки викладання виховала не одне покоління талановитих учнів, частина з яких згодом обрала наукову кар’єру та долучилася до роботи в ХФТІ.
Результати досліджень, які змінюють світ
Щоб зрозуміти значення робіт Олега Лаврентьєва та його колег, варто уявити, що саме може дати людству термоядерний синтез. Це не просто ще один спосіб отримання енергії, а потенційна відповідь одразу на кілька глобальних викликів – енергетичну залежність, кліматичну кризу та обмеженість традиційної енергетики. Водночас технології, створені для дослідження та утримання плазми, вже сьогодні застосовуються в медицині — від магнітно-резонансної томографії до сучасних методів ядерної діагностики та терапії. Це ще раз демонструє природу фундаментальної науки: навіть коли головна мета ще не досягнута, її проміжні результати вже змінюють світ.
Найбільшим міжнародним проєктом у цій сфері є ITER, який нині будують у Франції. Ідеї Олега Лаврентьєва щодо термоядерного синтезу як джерела енергії стали частиною інтелектуального фундаменту сучасної термоядерної науки.
Сьогодні цю дослідницьку лінію продовжує нове покоління фізиків ННЦ ХФТІ. У Харкові працюють унікальні дослідницькі установки «УРАГАН-2М», де вивчають поведінку плазми, її взаємодію з високочастотними полями та стійкість матеріалів в екстремальних умовах. Саме ці дослідження є практичними кроками на шляху перетворення термоядерної енергії з наукової ідеї на технологію майбутнього.
З 2017 року Україна бере участь у реалізації Європейської дорожньої карти розвитку термоядерного синтезу в межах консорціуму EUROfusion за підтримки програми Євратом. Головною метою цього масштабного міжнародного проєкту є створення та введення в експлуатацію першої термоядерної електростанції до 2050 року. ННЦ ХФТІ очолює українську дослідницьку ланку EUROfusion та забезпечує інтеграцію національної наукової інфраструктури до спільних європейських досліджень. Окрім харківських стелараторів, до цієї інфраструктури входять також квазістаціонарні плазмові прискорювачі КСПУ Х-50 та КСПУ-М. Разом із шістьма іншими українськими науковими установами та закладами вищої освіти фахівці ХФТІ співпрацюють із майже 190 європейськими організаціями, працюючи над створенням нового джерела безпечної, екологічно чистої та практично невичерпної енергії.
Історія термоядерного синтезу зазвичай асоціюється з великими міжнародними проєктами та надсучасними експериментальними установками. Проте її неможливо розповісти без Харкова. Саме тут формувалися ідеї, що згодом зробили внесок у розвиток досліджень термоядерних процесів у світі. І сьогодні, майже через сім десятиліть після перших робіт Олега Лаврентьєва, харківські фізики залишаються частиною світової наукової спільноти, яка працює над однією з найамбітніших цілей в історії людства – створенням енергетики майбутнього.
Ірина СПОДЕНЕЦЬ, керівниця музейного сектору ННЦ «ХФТІ»;
Вʼячеслав ГРЕКОВ, старший науковий співробітник музейного сектору ННЦ «ХФТІ»
На фото: Олег Лавреньєв під час служби на Сахаліні і в старшому віці; електомагнітні пастки Лавреньєва “Юпітер 1А”, “Юпітер 1М”, “Юпітер 2М”.
Фото з архіву інституту