книги из ГПНТБ / Губарев В.С. Электрификация опережающая

(Неведомое распахнуло двери перед человеком. И за его порогом нас ждет поистине целый клад энергии. Ведь достаточно сказать, что площадь в несколько тысяч гек­ таров, покрытая солнечными батареями, будет давать столько же энергии, сколько вырабатывают все существу­ ющие в стране тепло- и гидростанции. Однако не надо обольщаться: в ближайшие тридцать-сорок лет мы не сможем отказаться от строительства обыкновенных стан­ ций. Развитие телиоэнергетики сдерживается целым ря­ дом трудностей, которые надо преодолеть, чтобы «сол­ нечные электростанции» могли соперничать с тепловыми. Самая большая трудность — высокая стоимость чисто­ го кремния. Хотя кремния на земном шаре много, около 25 процентов общей массы планеты, выделение из него числого материала требует очень больших затрат. Ведь малейшая примесь другого минерала или даже запыление кремниевой пластинки полностью лишают кремний его замечательных свойств.

Но Гелиоград, город мечты, с которого мы начинали этот рассказ, будет построен! (Пройдет несколько лет,мы научимся быстро и дешево получать дефицитный мате­ риал в неограниченных количествах.

...Трудно говорить о будущем гелиоэнергетики. Здесь очень легко ошибиться. Развитие науки и техники про­ исходит настолько стремительно, что успеваешь только удивляться. Гелиоэнергетика идет в первых рядах нашей науки, здесь неисчерпаемый кладезь открытий и исследо­ ваний, которые могут дать самые неожиданные результа­ ты. Но неизбежно одно: энергия солнечных лучей будет легко преобразовываться в электричество, и мы станем свидетелями этого!..

Прочное место займут солнечные батареи на борту космических кораблей, которые возьмут курс на Венеру, Марс и другие планеты. Они обеспечат космонавтов

50

необходимым количеством энергии и, вполне возмож­ но, станут сердцем двигателей межпланетных «лайне­ ров».

На чем основана -эта уверенность? Прежде всего на эффективной работе солнечных батарей. Уже сейчас один их квадратный метр дает ток мощностью в сто ватт при КПД всего около 10 процентов. А если повысить его до 40—50 процентов, то есть до величины, возможной по теоретическим расчетам?..

Борьба за повышение коэффициента полезного дей­ ствия солнечных батарей ведется сегодня полным ходом. И не только в лабораториях ученых, но и на строитель­ ных площадках. Сейчас в Средней Азии проектируется солнечная электростанция мощностью в десять тысяч ки­ ловатт. Ее работа поможет инженерам найти наиболее выгодные конструктивные решения подобных станций, которые, несомненно, будут строиться в южных районах страны. Ведь в Программе КПСС предусмотрено, что на­ учно-исследовательские институты должны вести работы по непосредственному преобразованию солнечных лучей в электричество.

Турбина, которая стала заводом

Представим себе, что на берегу реки, например Куба­ ни, собрались металлург, энергетик, химик и строитель. Вытащили они сеть, а в ней огромная щука. Взмолилась она человеческим голосом и попросила бросить ее обрат­ но в воду, а за это пообещала выполнить любую их просьбу.

Отпустили ее инженеры и стали думу думать — что попросить у щуки-волшебницы? Совещаются они, к еди­ ному выводу прийти не могут. Металлург требует, чтобы

4*

51

рядом с месторождением руды вырос сталеплавильный завод, строитель настаивает на полигоне железобетон­ ных изделий, химик — на химическом комбинате. Ну, а энергетик, конечно, — на электростанции. Спорят они, каждый отстаивает свою точку зрения. Решили они обра­ титься к щуке за советом. Пусть сделает то, что в ее силах.

Подплывает щука к берегу и спрашивает:

. — Что вы хотите, люди?

Рассказали инженеры о своих спорах и попросили по­ мочь.

— Ну что ж, — говорит щука, — постараюсь выпол­ нить ваши желания.

Исчезла она в речных волнах, и вот уже по щучьему велению, но их хотению невдалеке вырос гигантский ком­ бинат. Ходят по нему инженеры и удивляются.

Рядом ео сталеплавильным цехом полигон железобе­ тонных изделий, химический завод и тепловая электро­ станция. Чуть поодаль — оклады готовой продукции.

Ежедневно железнодорожные составы и колонны авто­ машин развозят прокат и плиты-оболочки, плащи из по­ лиэтилена и цемент, бетонные блоки и капроновые чулки.

Мачты высоковольтных передач шагнули к молодому городу, который вырос рядом с комбинатом. Они несут

кнему электроэнергию...

—Одну минуту,—не выдерживает даже терпеливый читатель, —■ вы рассказывали о путях развития энергети­ ки, а при чем здесь комбинат-универсал? И возможен

ли он?

Да, возможен! Такой ответ дает новая отрасль энерге­ тики— энерготехнология,которая представляет собой не что иное, как комплексное использование внутренних ре­ зервов топлива.

Немало труда и изобретательности потребовалось

52

группе исследователей под руководством члана-коррес- пондента Академии наук СССР 3. Ф. Чуханова, прежде чем энерготехнология превратилась в стройное и весьма перспективное направление в науке. Сейчас теоретиче­ ская разработка нового принципа использования различ­ ного топлива завершена, дело за инженерами, которые должны перевести формулы и расчеты ученых на лако­ ничный язык технических чертежей.

В чем же суть энерготехнологии?

Каждое топливо — уголь, нефть, газ, торф, сланцы— полезно используется сейчас менее чем наполовину. В промышленности около 50—70 процентов тепла вместе с промышленными отходами «вылетает в трубу». Коэффи­ циент использования топлива слишком мал по сравнению с тем, что мы можем получить в самое ближайшее время. Это подтверждает работа нескольких опытных установок.

Уголь — очень сложное органическое образование. Сейчас мы сжигаем его, не беспокоясь о том, что в топке

•погибает поистине целый клад высокомолекулярных сое­ динений. Энерготехнология предусматривает прежде все­ го получение из угля перед его сжиганием бензола, фе­ нолов и других ценных химических веществ. Только пос­ ле этого уголь направляется в топку. Качество угля как топлива при этом нисколько не ухудшается, а в ряде слу­ чаев даже улучшается. И одновременно мы получаем цен­ нейшие химические продукты.

Подобное происходит и с нефтью. Мы сжигаем ее в топках котлов и используем в химической промышленно­ сти. Оба процесса надо объединить. Тогда мы с меньшими затратами топлива получим и электроэнергию и целый ряд необходимых химикам соединений. К тому же мы извлечем сернистые соединения, которые загрязняют воздух и против которых уже долгие годы ведется борьба.

53

Из природного газа при го-рени мы сможем выделять альдегиды, органические кислоты, ацетилен, этилен и т.д.

Конечно, может показаться странным, что такой-то комбинат производит электрическую энергию и одновре­ менно пластмассы. Слишком уж далеки в нашем пони­ мании эти две отрасли современной промышленности. На самом же деле они, как братья, связаны друг с другом. Роднит их топливо.

Как же будет работать энерготехнологический комби­ нат — электростанция, например, во время выплавки стали?

В установке создается пылевидный факел с избытком топлива, в который вводится шихта. Температуры факе­ ла очень высокие. Поэтому руда, подаваемая в факел, быстро теряет кислород и превращается непосредственно ® чугун или сталь. Металл при этом будет стоить в дватри раза дешевле, чем на современных металлургических предприятиях.

Можно в факел вводить шихту, которая, соединяясь со шлаками и золой топлива, образует цемент. В этом случае при высокой температуре получается жидкая мас­ са, после охлаждения .превращающаяся в клинкер. Остается его только перемолоть, и цемент можно отправ­ лять на стройки. Притом в обоих случаях остатки топли­ ва сжигаются в топках энергетических установок и мы получаем дешевую электроэнергию.

Электротехнологический комбинат, таким образом,— завод-универсал. Он дает нам электроэнергию, строитель­ ные материалы, пластмассы и металл.

Где удобнее всего развивать энерготехнологию в про­ мышленности? На этот вопрос можно ответить довольно легко — почти везде! И не только развивать, но и создат вать на базе таких энерготехнологических комбинатов новые промышленные районы, значение которых будет

54

не меньше, чем Урала, (Кузбасса, и Донбасса. Особенно благоприятен для этой цели Краснодарский край. При­ рода как будто специально создала его для энерготехно­ логии. Здесь огромные запасы (природного газа, рядом керченские руды и большие залежи солей, в Новороссий­ ске — мергели, представляющие собой прекрасное сырье для 'цементной промышленности.

Энерготехнология дает в руки человека возможность использования местного энергетического топлива. Нап­ ример, сырой торф позволит обеспечить топливом про­ мышленность в районе Мурманска и .в других местах Заполярья, где иных видов топлива нет.

Новое направление в науке — энерготехнология ■— волшебный жезл в руках инженеров и ученых, который увеличивает мощь человека. Он помогает во много раз лучше использовать природное топливо — наши «кладо­ вые Солнца», которые создавались :в течение многих ве­ ков.

Энерготехнология — большой резерв дополнительной энергии, так как она позволит сэкономить огромные ко­ личества топлива. Попробуем проиллюстрировать это примером.

Для получения электроэнергии мы используем около 25 процентов всего топлива, которое добывается в стра­ не. Металлургия, химия, цементная и другие отрасли ин­ дустрии потребляют свыше 50 процентов. Широкое при­ менение энерготехнологии позволит сократить расход топлива в промышленности вдвое. Следовательно, все топливо, которое при раздельной выработке электроэнер­ гии пошло бы в топки электростанций, будет сэконом­ лено.

Возможно, что в будущем энерготехнология станет основой развития советской энергетики и топливоемких отраслей промышленности. И тогда она поможет превра­

55

тить те грандиозные цифры, которые намечены Програм­ мой нашей партии, в полноводные реки стали, в океаны энергии, в нескончаемый поток текстиля и шерсти.

Солнце в ловушке

Недавно в Москву приезжал Лео Сциллард. Он встре­ чался с учеными, писателями, журналистами. В одну из таких встреч Сциллард скупо и суховато рассказал исто­ рию своей жизни. Его слова дышали горечью, хотя он всячески старался ее скрыть.

Шестнадцать лет назад имя Лео Сцилларда блистало в ярком ореоле славы. Его портреты мелькали на первых полосах западной прессы. Таких, как он, было немного. И их имена знал каждый ребенок. Да и как не знать эту группу людей, которые создали атомную бомбу!

Апотом — Хиросима и Нагасаки... Всего две бомбы—

исотни тысяч превратившихся в пепел людей, десятки силуэтов на стенах разрушенных домов. И тех, кто воль­ но или невольно способствовал этому, человечество воз­

ненавидело.

Тогда американские ученые взбунтовались. Они езди­ ли по городам, организовывали митинги протеста, тре­ бовали запрещения смертоносного оружия. Но напрасно: все чаще и чаще на полигонах 'ОША вырастали гигант­ ские грибы, способные уничтожить все живое вокруг.

Машина Пентагона раздавила учаных-атомщиков. Некоторые сдались и вернулись в казематы-лаборато­ рии, которые днем и ночью охранялись усиленными нарядами солдат. Большинство начали работать в дру­ гих отраслях науки: биологии, химии, автоматике. Лишь бы подальше от тайн атомного ядра.

56

Это был протест (ученых против генералов, которые хотели использовать их труд, мысли, заслуги. Наука и общество столкнулись...

(Политика Советского правительства, направленная на борьбу за всеобщее разоружение и уничтожение на­ копленного оружия, создает совершенно иные условия для работы советских ученых. У нас есть атомные и во­ дородные бомбы, готовые в любой момент защитить наш мирный труд, но мы никого не пугаем своей силой. Советские ученые работают для того, чтобы избавить человечество от мировой истребительной войны, чтобы сделать его могущественным и мудрым хозяином земли. Они пробиваются в недра материи, познают тайны атом­ ного ядра, потому что здесь, в глубинах неведомого, че­ рез несколько лет будет продолжаться битва за энергию. Сегодня ученые прокладывают первые тропы, чтобы зав­ тра на термоядерной электростанции тонкий шнур плаз­ мы беспрекословно подчинялся человеку.

Термоядерная энергия...

Многие миллиарды лет существует наше Солнце. Фантастическое количество энергии отдает оно каждую секунду, однако со дня своего рождения масса Солнца изменилась весьма незначительно. Это объясняется тер­ моядерными процессами, которые идут в его глубинах. Разгадать механизм этих процессов и искусственно ру­ ководить им в земных условиях — вот над чем работают сегодня ученые.

Регулируемые термоядерные реакции — одна из ак­

туальнейших и увлекательнейших проблем		энергетики.
От ее решения зависит	будущее большой	энергетики.
К началу XXI века мы	должны прийти вооруженными

безбрежным океаном энергии, в сотни и тысячи раз боль­ шим, чем мы располагаем сегодня.

Поэтому проблема нового источника энергии, еще бо-

5 Зак. 67

57

лее мощного, чем уран И торий, приобретает первоетЩ пенное значение. Речь идет об .использовании синтеза во­ дородных ядер.

Жизнь на Земле стала возможной только благодаря огромным количествам световой и тепловой энергии, ко­ торые излучает Солнце.

Многие столетия ученые ломали себе голову, пытаясь разгадать источник этой энергии. Возникали десятки ги­ потез. Одни утверждали, что Солнце раскаляется в ре­ зультате падения на него метеоритов, которые при столк­ новении выделяли большое количество энергии, другие приводили, казалось бы, неопровержимые доводы, что температура Солнца — это действие вулканических про­ цессов, и т. д. Для своего времени такие гипотезы были прогрессивны и убедительны. Но проходило время, раз­ гадывалась еще одна тайна природы, и гипотеза оказы­ валась неубедительной и ошибочной.

И только около тридцати лет тому назад, когда наука обогатилась блестящими открытиями в области ядерной физики, появилась теория, которая объясняет источник звездной энергии как результат синтеза водородных ядер на ядра более тяжелых элементов, таких, как гелий.

Не надо думать, что маленькая частичка звездного ве­ щества обладает огромной энергией. Если бы в лаборато­ рии или на заводе нам дали «кусочек» Солнца, в котором происходила реакция с такой же интенсивностью, как на самом светиле, мы бы этот «осколок Солнца» даже не за­ метили, так как его энергия слишком ничтожна. Напри­ мер, куча гниющего мусора выделяет энергии на единицу массы в несколько тысяч раз больше, чем звездная мате­ рия.

Солнце излучает большое количество энергии только потому, что масса его колоссальна. И по этой причине Солнце будет светить миллионы и даже миллиарды лет.

58

Десять лет назад человек осуществил неуправляемую реакцию синтеза в водородной бомбе, которая, по-види­ мому, никогда в природе не случается. Эта реакция осу­ ществлена человеком впервые. Но если мы хотим говорить об эффективном использовании термоядерной энергии, то реакцией синтеза нужно научиться управлять и осуществлять ее в заводских условиях.

Вот уже в течение последних десяти лет в Советском Союзе, США, Великобритании, Франции и в других стра­ нах сотни ученых широким фронтом ведут штурм «звезд­ ной» энергии. Задачи, стоящие перед ними, чрезвычайно сложны.

Прежде всего реакция синтеза в недрах звезд проис­ ходит при большой плотности веществ и температурах, близких к 30—40 миллионам градусов, кроме того, она в отличие от синтеза в водородной бомбе происходит чрез­ вычайно медленно.

В бомбе реакция начинается с «подогрева» до высокой температуры тяжелого водорода. Для этого внутрь поме­ щается урановый или плутониевый заряд, взрыв которого дает высокую температуру и тем начинает реакцию син­ теза, в результате чего выделяется огромное количест­ во энергии. Однако процесс в водородной бомбе длит­ ся всего доли секунды. За это время продукты реакции разлетаются во все стороны под действием силы огром­ ного давления.

Чтобы осуществить реакцию синтеза в лаборатории или в заводских условиях, надо нагреть тяжелый водород до температуры от 40 до 400 миллионов градусов. Причем давление должно превышать одну атмосферу.

Самые тугоплавкие металлы, как известно, при тем­ пературе в несколько тысяч градусов не только плавятся, но и испаряются. Как же «хранить» продукты реакции? Советские ученые предложили оригинальный способ

5*

59