Александр Проценко - Энергия будущего
Нейтрино! Всепроникающие частицы, потоки которых мы должны обнаружить на Земле! Вот мы и столкнулись с первым противоречием. Дело в том, что пока в проведенных экспериментах солнечные нейтрино не обнаружены. Есть ряд объяснений, которые, в свою очередь, требуют дополнительных исследований. И эти исследования ведутся наряду с продолжающимися работали по управляемому термоядерному синтезу.
Мы привели лишь один пример влияния программы УТС на исследования в других отраслях знаний. Осуществление программы оказало влияние и на другие области человеческой деятельности.
Термоядерный реактор еще не работает, но проведенные для него исследования и разработки позволили создать ионные двигатели на космических кораблях, используемые для систем ориентации. Внедряется технология магнитно-импульсной сварки. Изучение плазмы двинуло вперед проблему создания магнитогидродинамических генераторов электроэнергии. Мощные импульсные МГД-генераторы уже используются геологами для разведки природных ископаемых.
Проблема УТС еще не решена, однако наука и промышленность уже начинают ощущать отдачу от приложенных к ней усилий.
ГРОЗИТ ЛИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ГОЛОД?
Хорошо поставить вопрос — значит уже наполовину решить его.
Д. МенделеевВ начале 70-х годов страницы газет запестрели заголовками: «Энергетический кризис!», «Надолго ли хватит органического топлива?», «Конец нефтяного века!», «Энергетический хаос». Этой теме до сих пор большое внимание уделяют все средства массовой информации — печать, радио, телевидение. Есть ли какие-либо основания для такой тревоги? Да, они есть, ибо человечество вступает в сложный и достаточно долгий период коренного преобразования и мощного развития своей энергетической базы.
Сложность и трудность этого периода осознана большинством ученых, энергетиков, правительств. Что же делать? Надо решительно расширять масштабы современной энергетики, отыскивать новые источники энергии я развивать новые способы ее преобразования.
Сколько энергии нужно человеку?
Пожалуй, с самого начала нужно признаться, что ответить на этот очень трудный и очень актуальный и нужный вопрос однозначно невозможно. Очень нужный он потому, что от ответа на него зависит планирование и развитие энергетики, а следовательно, всей промышленности и народного хозяйства. От ответа на вопрос об актуальности развития атомной энергетики сейчас или чуть позже зависят порою принимаемые специалистами технические решения. Как мы убедились, необходимые характеристики и конструкция атомных реакторов-размножителей самым прямым образом связаны с темпами развития всей энергетики.
Вопрос этот и очень трудный. В книге академика Л. Мелентьева «Оптимизация развития и управления больших систем энергетики» есть такие строки: «Для общеэнергетической системы СССР последней четверти XX века главными неопределенными факторами, которые влияют на ее развитие и проявляются через неполноту исходной информации, являются: данные о необходимых потребностях в энергии…» Вы, конечно, заметили, что «главным неопределенным фактором» является вопрос — сколько же энергии нужно человеку? Попробуем хотя бы охарактеризовать пути подхода к этому вопросу и привести примерные величины потребности людей в энергии в ближайший период времени.
Чтобы человек мыслил, точнее, чтобы работал его мозг, нужно 10 ватт энергии. Мало? Да, немного. Этой подчеркивает совершенство мозга, ибо самые современные компьютеры, потребляющие те же ватты, ни по отдаче, ни по объему не могут сравниться с ним.
Мощность, развиваемая человеком в обыденной жизни (без тяжелой физической работы), 40–60 ватт. А поскольку «коэффициент полезного действия» нашего организма около 20 процентов, то затратить надо не 40–60 ватт, а в пять раз больше, то есть уже около 250 ватт.
Эта дополнительная мощность выделяется в виде тепла.
Значит, за 12 часов активного бодрствования расходуемая энергия составит 3 киловатт-часа. В переводе на тепловые единицы это составит 2500 килокалорий. Такие аккуратные измерения баланса энергии в человеческом организме были проведены в связи с созданием различных систем жизнеобеспечения в космических кораблях для космонавтов.
Итак, 2500 килокалорий в виде жиров, углеводов и белков должен ежедневно получать организм человека.
Что еще? И для чего?
Проследим, как и для чего человек начал привлекать необходимую для существования дополнительную энергию. Обратимся вновь к истории и начнем с первобытнообщинного строя.
Сорок-пятьдесят тысяч лет назад первыми орудиями труда человека были камень, топор, копье. Все блага, добываемые им, были следствием разума и применения мускульной энергии. Долго не покорялась ему магическая сила огня. Наконец он научился добывать и сохранять его, обогревать и освещать свое жилище, приготовлять пищу. Ф. Энгельс писал: «Добывание огня трением впервые доставило человеку господство над определенной силой природы и тем окончательно отделило человека от животного царства».
Человек делает еще несколько шагов вперед!
Пять-десять тысяч лет до нашей эры им совершенствуются каменные орудия и… появляется лук. В ямах-ловушках, в которые попадают звери, царь природы использует силу тяжести, в других ловушках упругую силу отогнутой ветви. Позже начинается приручение животных, способных развивать мощность 200–400 ватт.
По современным понятиям, это очень немного, однако власть человека возрастает.
В жилищах появляется глиняная посуда, так как огонь получает «новую профессию»: его уже применяют для гончарного производства. Бег человечества ускоряется. Наступил рабовладельческий строй.
В пятом веке до нашей эры народы овладевают искусством обработки изделий из меди, затем бронзы и, наконец, железа. Природная энергия огонь — используется при получении металла и его превращении в изделие. Совершенствуются и разнообразятся орудия труда. Изобретено колесо и колесные повозки. На лодках появился парус — это уже использование энергии ветра. Получают распространение такие механизмы, как рычаг, ворот, блок, умножающие мускульную силу человека Архимед вооружил людей катапультой, стрелометом и множеством других изобретений. Появляется и водяное колесо, мощность которого 1–4 киловатта.
До этого периода, просуществовав сотни тысяч лет, человек еще не притронулся к гигантским энергетическим кладовым невозобновляемой энергии — углю, нефти, газу И тем не менее по сию пору нас изумляют уникальные инженерные сооружения Пирамида Хеопса в Египте высотой 147 метров сложена из 2,3 миллиона блоков, каждый весом в среднем две тонны Строительство этих сооружений потребовало огромных затрат энергии До сих пор выясняются возможные технические приемы, которые могли быть использованы для возведения этих гигантских построек с изумительной точностью При длине сторон основания, равной 233 метрам, расхождение составляет ничтожную величину, всего два сантиметра Некоторые специалисты, сознающие невозможность найти объяснение, прибегают даже к «творчеству гостей из космоса».
Между тем человечество успело уже перейти в эпоху феодализма.
Прошло всего несколько веков (с V по XVII век), и появляются промышленность и горное дело с еще очень простыми машинами. Уже созданы сукновальные станки и развилось кузнечное дело. Энергия ветра и воды используется в мельницах мощностью от 3 до 20 киловатт.
Усовершенствованные водяные колеса по своей мощности стали эквивалентны мускульной энергии трех-четырех тысяч человек.
Наконец, в XVII–XVIII веках, в период зарождения и становления капиталистических отношений, свершился переход к принципиально новому виду энергетики — теплоэнергетике. Был создан целый ряд паровых двигателей сначала это машины Дени Папена, Ньюкомена, а потом универсальные паровые двигатели Ползунова и Уатта. Затем появились двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины стали использоваться нефть и газ.
Стремительное насыщение промышленности энергетическими машинами, начатое в XIX веке, продолжается в наше время. Воздвигнуты десятки тысяч электростанций, питающих миллиарды электродвигателей. Добыча нефти и производство бензина открыли дорогу сотням миллионов автомобилей и тепловозов. В небо взлетают тысячи самолетов, стартуют космические ракеты Наконец, заработали атомные электростанции.
Человечество прошло бесконечно длинный путь в своем развитии. И каждый очередной этап сопровождался увеличением потребляемой человеком энергии.
В 1860 году ее расход на каждого человека в пересчете на условный уголь (килограмм которого дает 7000 килокалорий тепла) составлял полтонны. В 1940 году они переросли в полторы тонны А в 1980 году две с половиной три тонны Таковы средние цифры.
