Занимательно об энергетике

Чирков Юрий Георгиевич

Атом сливающийся

В апреле 1975 года на территории АЭС в Страсбурге (Франция) были взорваны две бомбы. Расследование показало: то была диверсия — враги развития ядерной энергетики пытались вызвать аварийный выброс радиоактивных веществ, накопившихся в реакторе, и намеренно загрязнить окружающие районы. Эта акция была приурочена по времени к открывающейся в Париже первой Европейской конференции по ядерной энергетике.

Вблизи зала (а иногда и в самом зале!) заседаний этого форума действовал хорошо отлаженный и отрепетированный ансамбль «демонстрантов». Они страстно выкрикивали: «Долой ядерную энергетику!», «Стоп радиоактивным отходам!», но не забывали единодушно, как по расписанию, уходить на обеденный перерыв.

Несомненно:

кампания была инспирирована. И организовали ее конкуренты быстро развивающейся ядерной энергетики. Те, кому она мешала получать прежние, очень высокие прибыли. Враги ядерной энергетики пользовались и пользуются тем, что действительно не все проблемы взаимодействия этого нового вида энергетики и окружающей среды полностью решены. Ну, скажем, проблема удаления радиоактивных отходов из реакто ра. (Об этом уже говорилось выше, но тема эта крайне важна: добавим еще несколько слов.) Для перевозки приходится сооружать контейнеры с мощнейшей защитой и системами охлаждения. А весь процесс транспортировки организовывать так, чтобы эти отходы путешествовали мелкими партиями, — при этом вероятность аварии на единицу расстояния уменьшается до ничтожной величины, и все это требует немалых затрат.

Однако важно не только увезти ядерный «пепел», но и надежно упрятать его в особых «могильниках». Где их устроить — тоже проблема. На дне океанов? Во льдах Антарктиды? В кратерах давно потухших вулканов? В космосе? Сторонники последнего предложения рассуждают так. Особую опасность представляют долгоживущие радиоизотопы — цезий, стронций, самарий, америций и кюрий. Но их немного: порядка 100 килограммов на 10 миллиардов киловатт-часов выработанной в АЭС электроэнергии. Так вот их (если не будут разработаны достаточно надежные методы окончательного захоронения отходов на нашей планете), дескать, легко удалить с Земли путем вывода на вторую космическую скорость и сброса во внешний космос. Но не всесогласны с успехом подобных проектов. По современным оценкам, надежность успешного вывода космического корабля за пределы земной атмосферы близка к 0,8 — иными словами, в 20 процентах случаев радиоактивные отходы вместо отправки их к солнцу вернутся на земную поверхность, но уже распыленными!

Еще один необычный проект — отправить радиоактивные отходы к центру Земли.

Для плавления горных пород, сквозь которые должен опускаться контейнер с опасным грузом, в принципе можно использовать тепло радиоактивного распада подлежащих уничтожению материалов. Начинать погружение можно было бы, скажем, с вертикально восходящей из недр к поверхности соляной залежи — соль хорошо плавится. Что будет с этим предложением, гадать тут трудно. Пока же испытана модель: разогревающийся изнутри металлический шарик диаметром в 5 сантиметров положили на блок парафина. Шар плавил под собой парафин и исправно в него погружался.

Нет, видимо, лучшим решением энергетических проблем было бы осуществление управляемого термоядерного процесса. Пока он реализован лишь в водородных бомбах, которые в сотни раз опаснее, чем урановая или плутониевая атомные бомбы. В бомбе все заканчивается взрывом, для энергетики же необходимо, чтобы термоядерные реакции шли непрерывно и, по сравнению с водородной бомбой, в небольших масштабах.

Достоинство этого источника энергии не только в том, что он вечен (основное горючее — изотоп водорода дейтерий — можно добывать непосредственно из вод океана, в которых он составляет 1/6000 запасов обычного водорода), необычайно мощный (более мощен, чем атом делящийся: 1 грамм дейтерия в термоядерной реакции выделяет тепло, эквивалентное сжиганию при-' мерно 10 тонн угля), но главное — он безвреден для окружающей среды. Здесь не образуется в ощутимых количествах радиоактивных шлаков, нет большой опасности для населения при аварии термоядерной установки, и этот процесс не может быть использован для изготовления кустарных бомб.

Еще одно несомненное преимущество

термоядерной энергетики — в наименьшей степени обезображивается лик Земли. Даже если главным источником лития на первом этапе эксплуатации термоядерных АЭС будет являться земная кора, то и тут площади земель, подвергаемых разрушению при добыче сырья, оказываются в сотни раз меньше, чем при обеспечении сырьем электростанций той же мощности на ископаемом угле. Если же получат развитие дейтериевые реакторы и сырье будет добываться из морской воды (любимый пример популяризаторов: энергия дейтерия, заключенного в стакане воды, эквивалентна сжиганию 300 литров бензина!), то ущерб, нанесенный биосфере, будет и совсем ничтожным.

Все говорит «за». Мешает лишь ядовитый вопрос когда? Как скоро этот процесс покорится воле исследователей?

Вначале ученым все казалось простым и доступным. Тогда физики праздновали одну победу за другой. Были созданы в рекордные сроки сначала атомная, затем водородная бомбы; еще позднее атомные электростанции. Казалось, от водородной бомбы до управляемого термоядерного синтеза, где при слиянии самых легких элементов (дейтерия или же трития) начнет, как это и происходит на солнце, выделяться обильная река энергии, казалось, эти два родственных процесса разделяет лишь короткий шаг. Однако тут самоуверенности физиков был нанесен сильнейший удар. Проходили годы, а до финишной ленточки было все еще крайне далеко. Дело дошло до того, что некоторые футурологи стали относить момент создания термоядерных электростанций чуть ли не в XXX век!

Но жизнь распорядилась по-иному. Советские «Токамаки» проложили путь к быстрому прогрессу.

Сейчас ученые уже научились нагревать плазму до «космических» температур, удерживать ее изолированной от стенок в течение секунд, научились создавать очень крупные сверхпроводящие магниты для удержания плазмы... Успехи налицо. И все же проблема остается адски сложной. Сил даже таких крупных держав, как СССР или США, уже не хватает. Поэтому за последние годы, благодаря инициативе советских специалистов, наметилось широкое международное сотрудничество. В результате разделения научного труда прогресс в этой области ускорился. Ученые рассчитывают в ближайшие годы (называют сроки 4—5 лет) в новой серии крупных установок (они будут введены в СССР, США, Японии и других странах) достигнуть всех параметров, необходимых для реального воплощения термоядерного реактора. Следующий шаг — проектирование уже международного токамака «Интор». Оно началось под эгидой Международного агентства по атомной энергии. Цель проекта — продемонстрировать техническую осуществимость термоядерного синтеза. Успехи неоспоримы, однако вопрос когда? по-прежнему порождает споры и дискуссии.

Планете жарко

Обычно слово «тепло» располагает к неге, навевает приятные мысли. Ласково тепле солнца, тепло дружеских объятий... Но если заглянуть в ГОСТ «Охрана природы и гидросферы», слово это зазвучит угрожающе. Тепловым загрязнением, оказывается, называется поступление тепла в водный объект, вызывающее нарушение качества воды. А от нарушений, ясно, хорошего не жди!

Средняя атомная электростанция берет из реки за сутки что-то около миллиона кубов воды и возвращает ее уже подогретой на 12—15 градусов. Река утепляется. Если станций много, река, гляди, и закипит!

К примеру, на Рейне (ФРГ) есть места, где вода в 38 градусов (по Цельсию) никого не удивляет. А в штаге Огайо (США) летом вода в речках кое-где прогревается до 50 градусов.

К чему это приводит? Река буквально мертвеет. Впрочем, гибель начинается при температурах гораздо более умеренных. Ежели вода теплее естественной нормы только на три градуса, то для водных жителей уже начиняются неприятности. Сказывается недостаток кислорода, начинается нежелательное ускорение химических и биологических превращений. В теплой воде резко усиливается чувствительность рыб к токсичным веществам, а их, увы, в реках подчас вполне достаточно.