Чтобы реакция синтеза сама себя поддерживала, нужно вступающее в реакцию вещество нагреть до очень высокой температуры. В этом заключается существенное различие между термоядерной реакцией и цепным процессом деления. Для цепной реакции необходимы только нейтроны. Причем их кинетическая энергия здесь существенной роли не играет. Термоядерная же реакция аналогична в некоторых отношениях химической реакции горения. Когда горит, например, водород, он соединяется с кислородом, образуя воду. Но чтобы атомы кислорода и водорода соединились, они должны обладать большой кинетической энергией. То есть вещество, входящее в химическую реакцию горения, надо нагреть. Это, конечно, не значит, что при комнатной температуре (20°С) нет молекул водорода и кислорода, имеющих достаточную для синтеза энергию. Но их мало, и энергии, выделяющейся при их соединении, недостаточно для самоподдерживающейся термохимической реакции. Чтобы она шла, необходимо нагреть вещество до точки воспламенения, тогда реакция будет сама себя поддерживать.
Очень трудно это сделать с малым количеством горючего. Если даже какую-то часть его удастся нагреть до обычной температуры воспламенения, то энергия, выделяющаяся в результате химической реакции, будет рассеиваться в виде излучения света или испарения быстрых молекул и воспламенения не будет. При малых объемах горючего вещества температура воспламенения значительно выше.
Наконец, для полезного использования химической энергии горения мы должны иметь возможность регулировать скорость этой реакции и отводить получаемое там тепло. Очень трудно использовать в промышленных целях взрыв гремучего газа. Между тем горение водорода в специальных горелках можно применить для превращения воды в пар и приведения в движение различных машин.
То же самое должно быть при получении и использовании термоядерных реакций, когда «сгорает» ядерное топливо — вещества, содержащие легкие ядра. Химическая и ядерная реакции существенно различаются точками воспламенения. Для термоядерных реакций она порядка сотен миллионов градусов. С этой температурой и связаны огромные трудности, возникающие при осуществлении управляемых термоядерных реакций.
Чтобы ощутить реально эти трудности, мы произведем совсем не реальный, а мысленный опыт. Как всегда в таких случаях, предположим, что все препятствия устранены. В нашем распоряжении есть «волшебный» сосуд емкостью в литр, в котором можно нагревать газ — дейтерий — до любой температуры.
Средняя скорость молекул его при комнатной температуре невелика, примерно 105 сантиметров в секунду, что соответствует кинетической энергии, равной 0,025 электроновольта. При таких энергиях ядерные реакции не обнаруживаются. Если нагреть сосуд до 10 тысяч градусов, то дейтерий -будет уже одноатомным газом, так как все его молекулы распадаются и даже будут наблюдаться разрушения отдельных атомов: электроны станут переходить на возбужденные уровни или совсем отрываться от атомов. При переходе электронов обратно в нормальное состояние атомы начнут испускать кванты света — газ в сосуде будет излучать. Но, несмотря на то, что давление в сосуде достигнет 50 атмосфер, а скорость атомов больше 10а сантиметров в секунду, никакого разрушения атомных ядер не будет.
