Виталий Севастьянов - Загадки звездных островов. Книга 2 (сборник)
В том, что атомная энергетика к концу столетия станет основным источником энергии, у большинства ученых не вызывает сомнений. По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЕ), уже сейчас в мире действуют 272 атомные электростанции, которые вырабатывают более 8 процентов всей производимой на нашей планете электроэнергии. К 1985 году более 400 атомных электростанций будут вырабатывать уже примерно 17 процентов электроэнергии. Но переход к атомной энергетике породит и немало проблем. Главная из них — захоронение отходов атомных электростанций (шлаков от распада урана, которые сильно радиоактивны). Период полураспада отходов около 300 лет, а современные контейнеры для их хранения обеспечивают герметичность в течение 75—100 лет. Но и такой срок не всегда обеспечивается: в печати сообщались случаи о нарушении герметичности американских контейнеров и, как следствие, повышении уровня радиации в некоторых местах захоронения в океане. При массовом использовании атомной энергии создается угроза радиоактивного заражения нашей планеты. Ситуация настолько серьезная, что разработаны проекты транспортировки ядерных отходов на космических кораблях в район Солнца. До 2000 года курс на Солнце возьмут более 300 таких кораблей. Широкое использование атомных электростанций приведет также к распространению плутонии — одного из компонентов ядерной реакции. Это затруднит контроль над распространением атомного оружия. Выдающийся советский физик, лауреат Нобелевской премии Петр Капица, много работавший над изучением физических процессов с большой плотностью энергии, настроен оптимистично: "Люди ищут и, несомненно, найдут пути преодоления возникающих трудностей. Думается, лучшим выходом из создавшегося положения следует считать получение энергии путем термоядерного синтеза ядер дейтерия и трития. Когда этот процесс удастся довести до стационарного состояния, то все перечисленные трудности, которые возникают при использовании урана, исчезнут, потому что термоядерный процесс нс даст в ощутимых количествах радиоактивных шлаков, не представляет большой опасности при аварии и не производит продуктов для бомб. И наконец, запас дейтерия в природе еще больше, чем запас урана. Но трудности осуществления управляемой термоядерной реакции далеко еще не преодолены.
Хорошо известно, что для полезного получения термоядерной энергии ионы в плазме должны иметь очень высокую температуру — более ста миллионов градусов. Главная трудность связана с тем, что нагрев плазмы происходит под действием на нее электрического поля и при этом практически вся энергия воспринимается электронами, которые плохо передают ее ионам. С ростом температуры эта передача становится все менее эффективной. Но, думается, эти трудности удастся преодолеть и термоядерная проблема будет со временем решена".
Термоядерный синтез открывает доступ к практически неиссякаемому источнику энергии — ядерной энергии легких элементов. Здесь вместо урана имеют дело с дейтерием и тритием — изотопами легчайшего элемента — водорода.
Дейтерий широко распространен в природе. Его кладовая — вода озер и океанов. Второй компонент, тритий, в природе не встречается, зато он рождается в самих реакторах, при облучении лития нейтронами. Общее содержание лития в земной коре составляет около 100 миллионов тонн. Чтобы представить, насколько хватит его запасов для будущего термояда, достаточно сказать, что всего 0,1 грамма смеси дейтерия с тритием дает энергию, эквивалентную 500 литрам бензина. Впоследствии, когда будут достигнуты необходимые для термоядерного синтеза температурные режимы, в реакцию можно будет вовлекать обычный водород, бор и другие распространенные в природе элементы.
При термоядерном синтезе ядер дейтерия и трития с образованием гелия в энергию превращается 0,6 процента их первоначальной массы покоя. Если бы этот процесс синтеза удалось использовать для производства энергии, то он оказался бы примерно в шесть раз эффективнее процесса деления урана.
Напомню, об интересном прогнозе, сделанном более ста двадцати лет назад. 7 мая 1862 года, в день открытия Всемирной выставки в Лондоне, газета "Таймс" опубликовала прогнозы развития человечества на сто лет вперед. Самым нереальным и несерьезным, по общему мнению, было предсказание, что через сто лет человечество откроет способ горения воды и это открытие станет угрозой для всей жизни на планете.
Велико было бы удивление авторов прогноза, если бы они узнали, что именно это предсказание окажется ближе всех к истине. Наука нашего времени на подходе решения проблемы термоядерного синтеза, в ходе которого и будет "гореть" вода, а точнее, содержащийся в ней тяжелый водород — дейтерий. По прогнозу ведущих специалистов разных стран, который был еще раз подтвержден на X Европейской конференции, проходившей в Москве в 1981 году, первые термоядерные электростанции дадут энергию на рубеже XX и XXI веков.
В одном, правда, отношении авторы более чем столетнего прогноза оказались не правы: угрозы для жизни на Земле это горение не представляет. Важным достоинством термоядерных установок является их безопасность. В реакторе всегда будет находиться небольшое количество топлива, поэтому невозможна самопроизвольно разгоняющаяся ядерная реакция, как это происходит при взрыве водородной бомбы.
Осторожно: тепловой джинн!Энергетический взрыв породил угрозу "теплового загрязнения" окружающей среды. Почти вся энергия, потребляемая человеком, превращается в конечном счете в тепло, которое нагревает атмосферу. Лишь незначительная доля производимой энергии в виде разного рода излучений, как, например, радиоволн, световой радиации и т. п., уходит в космическое пространство. Но не всякая энергия термически загрязняет нашу планету, то есть дополнительно, помимо Солнца, нагревает ее. Распространенные виды потребляемой человеком энергии — гидроэнергия и энергия, заключенная в древесине и в других продуктах сельскохозяйственного производства, — есть результат преобразования энергии солнечной радиации, ежегодно поглощаемой Землей. Использование таких источников энергии не меняет теплового баланса Земли, эти калории учтены в естественном тепловом балансе планеты. Однако "сбалансированные" источники составляют лишь небольшой процент от всей расходуемой человеком энергии. Основными ее поставщиками остаются горючие ископаемые: уголь, нефть, природный газ. Они тоже, можно сказать, законсервированная энергия нашей звезды. Только эти запасы были заложены сотни миллионов лет назад, в другой эпохе. Их связь с энергией Солнца, питающей Землю, давно порвалась. Атмосфера "забыла" о той дозе солнечной радиации, которая осталась похороненной в недрах Земли и превратилась в уголь, нефть, природный газ. Потому, сжигая их, человек привносит в атмосферу дополнительное тепло, не учтенное природой в своем тепловом балансе.
Дополнительно нагревает Землю и энергия, вырабатываемая атомными станциями. В будущем к тепловым загрязнителям присоединится и термоядерная энергетика.
Немалую лепту в нагрев Земли вносит и углекислый газ атмосферы, основная доля которого образуется при сжигании горючих ископаемых. Дело в том, что увеличение концентрации углекислого газа в воздухе усиливает так называемый парниковый эффект.
Наша планета похожа на гигантскую теплицу-парник. Это подметил еще в конце прошлого века шведский ученый Сванте Аррениус. Роль парникового стекла выполняют углекислый газ и водяные пары, содержащиеся в атмосфере. Как и обычнее стекло в парнике, атмосфера прозрачна для видимого света. Солнечные лучи поглощаются земной поверхностью и нагревают ее, а нагретая Земля излучает уже тепловые лучи. Углекислый газ и водяные пары атмосферы, как стекло в парнике, задерживают излучаемое Землей тепло. За счет этого происходит и повышение температуры окружающего воздуха до тех пор, пока не установится динамическое равновесие. В этом суть атмосферного парникового эффекта. Он играет заметную роль в климатических изменениях. Например, в прошлые геологические эпохи в Гренландии была пышная растительность. Ученые предполагают, что отчасти такой климат был следствием повышенной активности вулканов, выбрасывающих в атмосферу углекислый газ.
Климатологи предсказывают, что через 100–200 лет при сохранении существующего темпа потребления энергии производимое человеком тепло вызовет глобальные изменения климата на всей планете. К 2050 году растают льды в Арктике. Начнется разрушение Гренландского и Антарктического ледников. Повысится уровень Мирового океана. Произойдет перераспределение осадков. Житницы планеты окажутся под угрозой засух. Не исключено, что интенсивное таяние полярных льдов ускорит процесс потепления, и человечество не успеет подготовиться к новым климатическим условиям. Последствия потепления предсказать сейчас невозможно.
