початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИБУХОВА ЕНЕРГЕТИКА
ЗАМІСТЬ керованого термоядерного синтезу

Автор статті: В. Парафонова

Дейтерій - ізотоп водню з одним "зайвим" нейтроном в ядрі - екологічно чисте, дешеве і доступне в необмежених кількостях паливо, оскільки виділяється зі звичайної води. В одній тонні води його стільки, що їм можна замінити 250 тонн нафти. Відповідно і увагу до нього підвищену. Поки, правда, лише в науковому середовищі. Наприклад, вчені з Російського федерального ядерного центру - Всеросійського науково-дослідного інституту технічної фізики (РФЯЦ-ВНДІТФ) міста Снежинска (раніше Челябінськ-70) пропонують підривати невеликі термоядерні заряди. На їхнє переконання, тим самим можна врятувати світ від енергетичного голоду і екологічної катастрофи, а країну - від злиднів. Російські зброярі раз вже врятували світ від третьої світової війни, створивши стратегічну ядерну і термоядерна зброя. Що ж вони пропонують XXI сторіччя?

Снежінци готові спроектувати і побудувати енергоустановку вибуховий дейтерієвої енергетики (ВПЕ) - "котел вибухового згоряння" (КВС). Це така залізобетонна бочка діаметром близько 150 і висотою 200 метрів, товщина стінки - 35 метрів. Усередині вона облицьована 20-сантиметрової сталлю, а зверху засипана грунтом товщиною більше сотні метрів. У цій споруді, іменованому в проекті "КВС10", всередині захисного шару рідкого натрію за допомогою дейтерієву вибухів потужністю до 10 кілотонн тротилового еквівалента можна щопівгодини отримувати 37 гігават теплової енергії, що рівноцінно 25 мільйонам тонн нафтового еквівалента на рік.

До слова сказати, вибухові технології для людства не в дивину. Пересуваємося ж ми на автомобілях, в череві яких щомиті відбуваються десятки вибухів, що створюють тиск набагато більше, ніж в КВС. Потужні вибухи для мирних цілей теж не новина. Розробці концепції вибуховий дейтерієвої енергетики передувало створення фахівцями РФЯЦ - ВНДІТФ під керівництвом академіків Е. І. Забабахіна, Е. Н. Аврорина і Б. В. Литвинова "чистих" дейтерієву зарядів. Адже науково-технічний потенціал інституту спочатку був спрямований не тільки на створення зброї. Для промислового застосування, наприклад, були розроблені півтора десятка типів ядерних зарядів, дев'ять з яких багаторазово використовувалися для сейсмозондірованія і гасіння газових пожеж, поховання отруйних відходів і запобігання вибухів метану в вугільних шахтах, для багатьох інших проектів. "Розкривні" роботи і "розпушування" корисних копалин зажадали створення зарядів з ще більшою "чистотою" по утвореним радіоактивним "осколках" (і вони були створені), ніж потрібно для роботи КВС.

Так може виглядати котел вибухового згоряння. В сталевий ємності (1) міститься кілька десятків тисяч тонн теплоносія - рідкого натрію (2). Заряд (3) збирають з окремих компонентів і опускають в ємність з каналу доставки (4). Після вибуху гарячий рідкий натрій надходить в теплообмінник (5), де виробляється водяна пара високого тиску. Пар обертає турбіну (6), з'єднану з електричним генератором. Для осколківподілу (близько тонни на рік) обладнаний могильник (7); "Недогоревшей" паливо (уран, плутоній) і продукти реакції (гелій-3, тритій) направляють в переробку.

Більшість співавторів концепції ВПЕ брали участь в цих роботах і пам'ятають "деталі, в яких криється диявол". Мій співрозмовник в 1983 році отримав Державну премію за "діагностику термоядерного горіння". Про ідеї ядерної вибухової енергетики він дізнався на початку 60-х років із зарубіжних публікацій, хоча в СРСР вони висловлювалися з кінця 40-х. Дізнавшись ж, не дуже-то сприйняв на тлі "прийдешніх успіхів" в керованому термоядерному синтезі (УТС), брідерної енергетиці, наявних "невичерпних запасів нафти". Хибні уявлення заважають зникали в зазначеному порядку до початку 70-х, 80-х, 90-х років. Нарешті його першу публікацію, виткану з сумнівів, схвалили, і в 1993 році вона побачила світ. Розповідає керівник проекту зі створення КВС-електростанції, доктор фізико-математичних наук Геннадій Олексійович Іванов.

- Чим приваблива ідея КВС?

- В її здійсненні немає принципових проблем. Велика частина того, що потрібно для створення експериментального КВС, вже зроблена. Виробляти термоядерні вибухи дейтерію потужністю в десятки тонн і навіть одну кілотонну навчилися давно. Проблема створення надвисоких температур і тисків, необхідних для "керованих" вибухів потужністю в тонни тротилового еквівалента, при цьому знімається, оскільки горіння дейтерію ініціюється невеликим вибухом заряду, що складається з урану-233. У природі він не зустрічається; його отримують з досить поширеного в природі торію. Причому торію і урану для вибухової енергетики потрібно в тисячі разів менше, ніж для роботи АЕС тієї ж потужності. Відповідно в сотні разів зменшується кількість радіоактивних відходів, а хімічні забруднення практично відсутні.

- І все-таки чому ви вважаєте УТС - керований термоядерний синтез - помилкою?

- У бомбах виконання умови термоядерного горіння досягли за п'ятирічку. Це породило, по-моєму, ілюзію, що міліграм дейтерію можна запалити так само, як кілограм. "Фотографуючи" палаючий термоотрута, ми зрозуміли, що це не так. На одній з конференцій у 2001 році ми розповіли про свої безуспішні спроби запалити малі кількості суміші дейтерію і тритію (цю суміш запалити набагато легше, ніж чистий дейтерій), використовуючи енергію ядерного вибуху. Може бути, коли-то хто-небудь і навчиться це робити, але все одно економічність "мікро-КВС", швидше за все, фантастика. Так що практичний прогрес в цій області поки відсутня, у всякому разі він занадто повільний, щоб встигнути замінити закінчуються нафту і газ.

- Фахівці з УТС, звичайно, з вами не згодні?

- Один з "батьків" УТС - Андрій Дмитрович Сахаров в 1977 році опублікував статтю "Ядерна енергетика і свобода Заходу", в якій закликав Захід повернутися до термоядерним вибухів, щоб "не потрапити в принизливу залежність від вуглеводневого палива СРСР". Таку позицію він обгрунтовував повільним прогресом у області УТС і брідерної - заснованої на роботі реакторів-розмножувачів на швидких нейтронах - енергетиці.

- Однак в брідерної реакторах намітилися успіхи?

- Успіх є, але для їх роботи спочатку потрібно добути і переробити в плутоній величезна кількість природного урану, потім, потроху додаючи до плутонію уран-238, отримати самовідтворюючому паливо. Урану вистачить надовго через малу сукупної потужності реакторів. Автори концепції підрахували, що до 2050 року в світі можна буде виробляти близько 7 терават (ТВт) ядерної енергії, а 20 ТВт пропонується отримувати від "інших джерел". Яких, не цілком зрозуміло, але на той час на Землі, крім вугілля, практично нічого не залишиться. Такої кількості вугільної енергетики планета не витримає, а комплексні прогнози говорять, що при цьому навіть їжі для 10 мільярдів чоловік провести не вдасться. У 1977 році група вчених під керівництвом академіка Легасова оцінила необхідну енергоозброєність на 2050 рік у 20 кВт на людину - світу до цього моменту може знадобитися 200 ТВт.

- Виходить, що уникнути енергетичної катастрофи можна тільки переходом на КВС?

- Це жахливо, але існує "альтернативний" шлях: швидко зменшити населення планети до "золотого мільярда". Деякі критики проекту КВС подейкують, що дехто з політиків може і на це зважитися, не питаючи "ні фізиків, ні ліриків", а назвавши все "стрибком у стабільність". Не варто сподіватися і на повільне зниження кількості населення, слідуючи прогнозами демографів. Виробництво енергії, судячи з усього, має зростати, і 200 ТВт зможуть зробити тільки КВС! Інші джерела просто не встигнуть.

- Чи варто так поспішати? Деякі фахівці вважають, що нафти на XXI вік вистачить, а впровадження нових технологій і зовсім допоможе знизити енергетичні витрати.

- Навіть для "золотого мільярда" нафти надовго не вистачить. Якщо цей "мільярд" почне жити за нинішніми стандартами США, нафти буде потрібно 10 мільярдів тонн на рік, або трильйон тонн на XXI століття. Якщо людина буде тільки їздити, літати і орати за цими стандартами, на століття потрібно 400 мільярдів тонн. Але, за різними оцінками, в надрах Землі залишилося від 120 до 160 мільярдів тонн нафти. По любому з прогнозів, нафти вистачить тільки для сучасного населення з "звичками" США. У будь-якому випадку за минулі 10 років споживання нафти стійко виростало на 3-5 відсотків щорічно. Де економія від "високих технологій"? Комп'ютер став споживати менше, але трактор, що тягне плуг, давно працює поблизу межі. Зараз доступної нафти в світі залишилося від 20 до 30 тонн на кожного землянина разом з його нащадками. Коли почалася Друга світова війна, її було по 120-170 тонн на людину. Якщо військові переконають політиків, що "мінімальний військовий резерв" становить 5 тонн на людину, орати землю стане нічим вже в 2015 році.

- Ви пропонуєте безпечний ядерний вибух. Навіть в Минатоме в це не всі вірять: раптом рвоне в сто перший раз?

- У світі за півстоліття було зібрано кілька десятків тисяч ядерних боєприпасів. Двічі їх навмисно підривали над Японією. Двічі "кидали" наші конкуренти і навіть один раз розпорошили без ядерного вибуху кілька кілограмів плутонію над іспанськими помідорами. "Цивілізоване людство" ці випадки не визнає "катастрофами століття". Такий вважають перевищення допустимої потужності одного з сотень реакторів на кілька секунд. Фахівці знають, що перевищення енергії вибуху навіть на 10 відсотків - рідкість, можливостей для зниження - багато. Запас міцності в КВС планується в 5-10 разів. І якщо в реактор закладається запас палива на роки, то в КВС - на півгодини. Неконтрольовану енергію в ньому просто взяти ніде. Якщо ж паливо "добре перекласти", дейтерій зовсім не вибухне. Для реакторщіков це не зовсім звична ситуація. До того ж в КВС заряд збиратимуть дистанційно безпосередньо у вибуховій камері з частин, які окремо до ядерного вибуху не здатні. Максимум, що може статися "нехорошого", - це вибух під час відсутності натрієвої захисної стінки в камері. Тоді внутрішня сталева оболонка буде пошкоджена, котел виявиться непридатним до подальшої експлуатації, але витоку радіоактивних матеріалів не відбудеться.

- Але як бути з режимом нерозповсюдження? Та й тероризм, проте, набирає силу?

- Подільний матеріал, який використовується в КВС, не може бути накопичено терористами, ні одинаком, ні державою. Використовуючи його відразу після виділення, персонал працює без побоювань. Але вже через місяць терорист, який збирає з нього бомбу, приречений на загибель. Красти готовий заряд теж марно: через годину після складання і "заправки" він втрачає здатність вибухати. Пояснюється це просто. Уран в заряді опромінюють швидкими нейтронами. При цьому нейтрон, який потрапив в ядро ​​урану-233, з певною ймовірністю вибиває з нього два, утворюючи ядро ​​урану-232. Уран-232 має період напіврозпаду 70 років, тому активність його висока. До того ж від нейтронного випромінювання урану легко захиститися: його сильно поглинає вода. Але в продуктах ланцюжка перетворень урану-232 є талій-208, що випускає "жорстке" гамма-випромінювання з енергією 2,7 МеВ. І якщо "паливо" заряду в перші години не представляє небезпеки, оскільки в ньому ще немає талію, то вже через тиждень з ним краще звертатися тільки за допомогою роботів. Активна зона реактора з урану, виробленого для КВС, буде вкрай небезпечна для людини через місяць після виготовлення. Адже поступово швидкість напрацювання талію зростає, і через кілька годин матеріал "демаскує" себе, через добу створює проблеми з дотриманням норм радіаційної безпеки, через тиждень стає небезпечний, а через місяць - смертельний для збирача заряду і навіть "підношувача боєприпасу". Так що "не позаздриш терористові!" - Сказав Андрій Дмитрович Сахаров ще чверть століття тому з приводу установки, схожої з КВС, в уже згаданій статті.

- А чи не вийде так, як написала "Российская газета": "Пряме використання в КВС збройових технологій призведе до того, що треті країни отримають ядерне і термоядерна зброя в чистому вигляді ..."

- А "... режим нерозповсюдження стане поняттям більш ніж умовним ... якщо не прибрати військові технології з мирного застосування, ніякі спецслужби не вбережуть таку небезпечну інформацію від витоку". Але ж КВС ми пропонуємо будувати тільки в Росії, підривати доручимо військовим, раніше "тримали ядерну кнопку": безпека від цього тільки виграє. Вони знають, як не допустити "витоку". Тест на "профпридатність російських" досить переконливий. А поборники "нерозповсюдження" повинні боятися, на мій погляд, іншого. Раптом все-таки "запалять" УТС? Тоді з'являться фахівці "розумнішими нинішніх", бомби вони спорудять "не гірше теперішніх" з будь-якого реакторного палива та ще навчать цьому ремеслу "кочегарів" з дрібних "котелень", що використовують УТС. Для заміни енергетики Росії на УТС "кочегарів" буде потрібно не менше півмільйона, для заміни на КВС - не більш трьох тисяч. Терорист ж, який має намір досягти своєї мети, з великою ймовірністю може знайти варіант простіше. Без'ядерний вересневий теракт в Нью-Йорку, "ініційований" ножем, за кількістю вбитих порівняємо з ядерним в Нагасакі ...

- Виходить, що Росія повинна стати батьківщиною КВС: палива для нього потрібно трохи, хімічні забруднення відсутні, а радіоактивних відходів утворюється набагато менше, ніж при спалюванні вугілля?

- Так, ні у вугілля, ні у брідерної реакторів такої можливості немає, якщо навіть "кінець нафти" настане тільки в 2050 році. При переході з вуглеводневого палива і на КВС, і на вугілля, і на АЕС виникає одна і та ж проблема: до того як корисна енергія енергоустановки буде використана, необхідно вкласти значні кошти. При будівництві КВС - це витрати на спорудження корпусу, здатного витримати ядерні вибухи. У разі брідерної реакторів - на одержання плутонію. При переході на вугілля - на спорудження шахт, залізниць, вагонів, котлів і т. П. Тобто, якщо замінювати нафту вугіллям, енергія, витрачена на розвиток вугільної промисловості, буде повернута тільки до 2040 року. Брідерної енергетика може компенсувати витрати ще на 10-15 років після. У КВС такі шанси є вже до 2025 року, але запас часу з кожним роком зменшується.

- Що потрібно ще?

- Тільки політичне рішення вищого керівництва країни, щоб побудувати дослідний зразок КВС. Адже котел вибухового згоряння підпадає під дію Договору про загальну заборону ядерних випробувань. Договір допускає їх мирні застосування (на це свого часу наполіг Китай), проте передбачає процедурами, що залишають потенційних інвесторів в невіданні щодо термінів впровадження КВС. Цей документ передбачає, що держава, яка бажає провести відповідні випробування, повинно довести їх мирний характер.

У російській вибуховий дейтерієвої енергетики багато переваг. Це одна з небагатьох "високих технологій", відповідних нашому розвитку і справжнім потребам людства ", - переконаний керівник проекту Геннадій Олексійович Іванов.

Та й велика частина шляху вже пройдена - створений джерело дейтерієвої енергії. На думку розробників, пора спроектувати і побудувати експериментальний котел вибухового згоряння, перевірити на ньому правильність всіх технічних рішень і протягом декількох років виробляти комерційно вигідну енергію. Мінімальна енергія вибуху в котлі, швидше за все, складе 1-2 кілотонни в тротиловому еквіваленті. Вартість складе від 100 до 600 мільйонів доларів в залежності від частки виробленої електроенергії, терміну служби, запасу міцності і т.п. Споруда котла для теплопостачання Челябінська і Єкатеринбурга (по 1,5-2,0 гигаватта тепла на кожне місто), на думку вчених, обійдеться не дорожче 300 мільйонів доларів - "смішні гроші" в масштабах країни.

Версія для друку
Автор: В. ПАРАФОНОВА
(Снежинськ - Москва)
Дата публікації 28.11.2003гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів