Чтение онлайн

В общем, всем хорош водород, нужно только найти и разработать высокоэффективный способ его получения.

Конечно, сырьем останется вода, а источником энергии - ядерная энергия и уголь.

Сейчас для получения водорода пользуются электролизом. Однако этот способ далеко не самый эффективный. Судите сами: коэффициент полезного действия современного электролизера, в котором с помощью электроэнергии разлагается вода, 60-65 процентов. При производстве электроэнергии с эффективностью 40 процентов, общий коэффициент преобразования первичной энергии в водород не превысит 25 процентов. Конечно, это слишком дорогая цена за продукт, каким бы ни был он прекрасным энергоносителем. Нужны другие пути его получения. И они есть. Во-первых, усовершенствуется сам электролиз. Если этот процесс проводить при температуре примерно 1000 градусов в ячейках с твердым электролитом, то появляется возможность получать водород путем прямого использования тепла от высокотемпературного ядерного реактора. В этом случае полная общая эффективность электролизного метода преобразования ядерной энергии в водород может возрасти до 65-70 процентов, что уже приемлемо.

Во-вторых, в последние годы усиленно разрабатываются термохимические способы, при которых вода разлагается под действием тепла без использования электричества. При температуре ядерного источника энергии для разложения воды, равной, скажем, 1000 градусам, можно ожидать достаточно высокого коэффициента преобразования ядерной энергии в энергию водорода, равного 50-60 процентам.

На этом закончим нашу краткую экскурсию в будущее атомной энергетики. Атомная энергия, используемая сегодня лишь для получения электроэнергии, в будущем станет основным поставщиком тепла, пара, искусственного топлива для двигателей. Залог этого - практически не ограниченные ресурсы ядерного топлива и почти полная ее безвредность для окружающей природы и людей.

Через несколько десятилетий атомная энергия будет такой же обыденной, какой в наши дни является энергия гидроэлектростанций или теплоэлектростанций. Возможно, тогда люди с удивлением будут узнавать, что когда-то использовались неядерные источники энергии.

Имея в виду именно такую ситуацию, Отто Фриш, физик-теоретик из Кембриджа, написал шуточную статью о далеком будущем. Выдержками из нее я хотел бы закончить эту главу.

"Недавно найденный сразу в нескольких местах уголь (черные, окаменевшие остатки древних растений)

открывает интересные возможности для создания неядерной энергетики.

Возможность использования угля в энергетике связана с тем фактором, что он окисляется, причем создается высокая температура с выделением удельной энергии, близкой к 0,0000001 мегаватт-суток на грамм.

Это, конечно, очень мало, но запасы угля, по-видимому, велики.

Главным преимуществом угля следует считать его маленькую по сравнению с делящимися материалами критическую массу. Атомные электростанции, как известно, становятся неэкономичными при мощности ниже 50 мегаватт, а угольные электростанции могут оказаться вполне эффективными в маленьких населенных пунктах с ограниченными энергетическими потребностями.

Главная трудность заключается в создании самоподдерживающейся и контролируемой реакции окисления топливных элементов. Кинетика этой реакции значительно сложнее, чем кинетика ядерного деления, и изучена еще слабо. Правда, дифференциальное уравнение, приближенно описывающее этот процесс, уже получено, но решение его возможно лишь в простейших частных случаях. Поэтому корпус угольного реактора предлагается изготовить в виде цилиндра с перфорированными стенками. Через эти отверстия будут удаляться продукты горения. Необходимость закрывать цилиндр на концах торцовыми плитами создает трудную, хотя и разрешимую математическую задачу.

Изготовление тепловыделяющих элементов, по-видимому, обойдется дешевле, чем в случае ядерных реакторов, так как нет необходимости заключать горючее в оболочку, которая при этом даже нежелательна, поскольку затрудняет доступ кислорода.

Были рассчитаны различные типы решеток, и уже самая простая из них шютноупакованные сферы, - по-видимому, вполне удовлетворительна. Расчеты оптимального размера этих сфер и соответствующих допусков находятся сейчас в стадии завершения. Уголь легко обрабатывается, и изготовление таких сфер, очевидно, не представит серьезных трудностей.

Чистый кислород идеально подходит для окисления, но он дорог, и самым дешевым заменителем является воздух. Однако воздух на 78 процентов состоит из азота. Если даже часть азота прореагирует с углеродом, образуя ядовитый газ циан, то он будет источником серьезной опасности для здоровья обслуживающего персонала.

Выделение ядовитых газов из угольного реактора представляет серьезную угрозу. В их состав, помимо исключительно токсичных окиси углерода и двуокиси серы, входят некоторые канцерогенные соединения. Их выбрасывание непосредственно в атмосферу недопустимо, поскольку приведет к заражению воздуха в радиусе нескольких миль. Эти газы необходимо собирать в контейнеры и подвергать химической детоксификации.

При обращении как с газообразными, так и с твердыми продуктами реакции необходимо использовать стандартные методы дистанционного управления. После обеззараживания эти продукты лучше всего топить в море.

Существует возможность, хотя и весьма маловероятная, что подача окислителя выйдет из-под контроля.

Это приведет к расплавлению всего реактора и выделению огромного количества ядовитых газов. Последнее обстоятельство является главным аргументом против угля в пользу ядерных реакторов, которые за последние несколько тысяч лет доказали свою безопасность. Пройдут, возможно, десятилетия, прежде чем будут разработаны достаточно надежные методы управления угольными реакторами".

В этом шутливом рассказе хорошо показано, какую опасность может таить в себе привычная энергетика на органическом топливе. Велика ли она, эта опасность?

Об этом и пойдет дальше разговор.

В ПОИСКАХ ЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ

Слышу я

Природы голос,

Порывающийся крикнуть,

Как и с кем она боролась,

Чтоб из хаоса возникнуть?

Может, и не во имя

Обязательно нас с вами,

Но чтоб стали мы живыми

Мыслящими существами.

И твердит природы голос:

"В вашей власти, в вашей власти",

Чтобы все не раскололось

На бессмысленные части.

Л. Мартынов

Быстрое развитие энергетики ставит много глобальных проблем. Одну из них - не грозит ли человечеству энергетический голод - мы уже обсудили. Он невозможен уже потому, что на Земле достаточны запасы энергии. Атомная и термоядерная энергетика способна обеспечить ею человечество на многие тысячи лет.

Есть и другая проблема, которой мы коснулись в начале книги: можно ли допускать дальнейший рост энергетики? Получается парадокс! Сначала мы беспокоились о том, хватит ли топливных ресурсов для развития энергетики, а теперь волнуемся вроде бы о противоположном - можно ли вообще ее развивать. Но положение дел действительно таково, что нужно думать и о том и о другом. Взгляды различных специалистов на сам возрос "Энергия природа - человек" очень различны, а часто диаметрально противоположны.