Подсказывает Солнце

01 июля 1979 года, 00:00

Подсказывает Солнце

Каждый виток спирали развития цивилизации расширяет энергетические потребности человечества. Когда-то, на заре своей истории, люди полагались только на силу собственных рук и ног. Потом стали одомашнивать животных: человечество сделало широкий шаг к прогрессу. Выросли энергетические затраты общества — улучшилось хозяйство, комфортнее стал быт.

На следующие витки цивилизацию уже выводили сила ветра, сила воды, сила пара. И наконец электричество.

Я не хочу здесь перечислять достоинства электричества. Их много. Скажу лишь, что из всех видов энергии этот сейчас самый квалифицированный. Стабильный, передается на расстояние, прост в употреблении, не оставляет отходов. Словом, очень удобный. Но…

Главная база современной энергетики — уголь, нефть, газ, сланцы. То есть невосполнимые природные ресурсы, которых с каждым годом остается все меньше и меньше. Люди, живущие сейчас, бездумно сжигают «ассигнации» потомков, расходуя запасы ценнейшего органического сырья для химии будущих столетий.

А эти расходы в ближайшем уже будущем, если все будет продолжаться так же, увеличатся качественно.

Статистика утверждает: в мире на одного человека добывают примерно две тонны топлива в год. Много это или мало? По «энергетическим» меркам крайне скудно, по «химическим» — чрезвычайно щедро. При этом надо учесть и то, что в молодых, развивающихся государствах Азии, Африки, где проживает почти, три четверти населения планеты, эти цифры во много раз меньше. Так, если в США на душу населения приходится 10 тонн топлива, то в Индии в 50 раз меньше.

Примерно на такую же величину разнятся данные и по потреблению энергии в этих странах на душу населения. Значит, чтобы достичь экономического благополучия в молодых и развивающихся государствах, нужно в ближайшем будущем, по крайней мере, на два-три порядка увеличить добычу и переработку топлива.

Отсюда как следствие проистекают две главнейшие — и определенно зависящие друг от друга — проблемы: поиск новых источников энергии и охрана природы.

Почему же именно эти две проблемы при всей кажущейся непохожести тесно связаны между собой? Да потому, что технология извлечения энергии из топлива, к сожалению, несовершенна. Она дает существенные потери, которые оборачиваются для природы химическими, тепловыми и другими загрязнениями. Иными словами, энергетика, вынужденная обеспечивать на традиционном топливе колоссально возросшие потребности завтрашнего дня — даже если забыть об истощаемости ресурсов, — приведет к таким глобальным изменениям в природе, что сейчас их трудно даже осмыслить.

Казалось бы, вывод напрашивается сам собой: решив первую проблему, раскрыв новые, «чистые», источники энергии, мы как бы автоматически избавимся и от второй. Тем более что такие энергетические источники есть — их подсказывают нам нынешние достижения ядерной физики и технологии.

Естественно, на фоне традиционной «топливной» энергетики атомная выглядит предпочтительно. Ядерное топливо в тысячи раз компактнее минерального. В мирном использовании деления ядра достигнуты выдающиеся успехи. Особенно в нашей стране. Мы по праву гордимся такими гигантами, как Ленинградская, Нововоронежская, Курская и другие АЭС. Перспективными кажутся сейчас работы, связанные с новыми реакторами-размножителями на быстрых нейтронах. Первая станция этого типа уже построена на пустынном полуострове Мангышлак.

Реакторы-размножители повышают эффективность ядерного топлива еще примерно в 100 раз. Они в принципе позволяют разрабатывать даже самые бедные залежи — добывать уран из океанической воды.

Казалось бы, «урановая» энергетика способна удесятерить силы человечества и вывести цивилизацию на новый виток. Однако нет. Как считают ведущие физики, в их числе академик Н. Г. Басов, она может в лучшем случае только отодвинуть решение общей энергетической проблемы еще лет на 100. И то при условии, если удастся решить некоторые важнейшие научные и технические проблемы: например, надежного захоронения отходов и изношенного оборудования. (И кроме того, политические проблемы. Ведь реакторы-размножители вырабатывают еще и плутоний — основу ядерного оружия.)

Термоядерная энергетика имеет бесспорные достоинства перед «урановой». Она по идее способна обеспечить человечеству «вечное» энергетическое изобилие. При термоядерном синтезе выделяется огромнейшее количество тепла. Реакция идет при температуре в сто миллионов градусов. Сырьевые ресурсы для термоядерной энергетики неограниченны, их добыча не требует, по существу, совсем никаких работ. Это сырье — вода. Пресная, морская, любая. В ней содержится дейтерий — изотоп водорода. Один грамм дейтерия при термоядерной реакции выделяет тепла столько же, сколько десять тонн угля. С той лишь разницей, что не происходит никаких загрязнений окружающей среды. Отходы «термояда» абсолютно безвредны.

Несколько сотен кубических метров воды, переработанных в реакторе, полностью обеспечат нынешние потребности людей в энергии. Правда, пока еще нет такого реактора. И вряд ли кто возьмется определить время, когда он будет создан. Но недавно выяснилась заманчивая возможность приблизить это время. На перспективу указали новые гибридные реакторы, в которых соединяются некоторые «полезные» качества урановых и термоядерных реакторов.

Вполне возможно, что именно это направление атомной энергетики принесет людям новые энергетические мощности. Или иное. Рано или поздно это произойдет, и люди завладеют новыми видами ядерного топлива.

Но...

Наука вечна тем, что решение одной проблемы рождает другую. Порой еще более значимую. И неожиданную. Безграничный океан энергии, который изольют термоядерные станции будущего, заставил задуматься географов. А есть ли предел использования этого вида энергии? Как это ни парадоксально, такой предел есть. Вызван он тепловым загрязнением атмосферы, которое неизбежно при выделении огромнейшего количества тепла.

Слишком жаркое топливо неминуемо приведет к перегреву планеты. Экологический баланс Земли разрушится: резко изменится климат, моря и океаны выплеснутся из своих берегов на сушу. Всемирный потоп, вызовут не рассерженные боги, а растопленные льды Антарктиды и Гренландии. Начнет таять вечная мерзлота. Конечно, сейчас трудно сказать, какой именно нагрев Земли предельно допустимый. Но этот предел есть! Его оценивают по-разному. Полагают, что увеличение температуры нашей планеты на 7—12 градусов — тот самый критический барьер, за которым стоят необратимые изменения.

Вот почему не подобает говорить о безграничных энергетических океанах. Они, безграничные, будут губительны для цивилизации! Самое большое, как полагают некоторые ученые, лишь на порядок или на два можно увеличить производство энергии на Земле в сравнении с нынешней «топливной» выработкой. И все. Дальше — тепловая гибель планеты.

Следовательно, выход один: искать не просто «чистые», но такие источники энергии, которые не привносили бы в природную среду дополнительного тепла.

...Они есть в природе. И их немало.

Энергия солнца, ветра, морских волн, приливов и отливов, подводных течений. Есть термоградиентные источники энергии, использующие разницу температур при нагреве двух или нескольких однородных тел, например, верхнего и нижнего слоя океана. Есть геотермальные родники, дающие «сухое» и «жидкое» тепло Земли. Да, все это так.

...Если бы не очередное «но», снимающее «стратегический оптимизм? при рассмотрении всех этих проектов. Почти всем перечисленным «даровым» и чистым источникам энергии свойственно одно: они нестабильны. Трудно ждать постоянства от лучей солнца, от ветра, морских волн: время дня и ночи, зимы и лета, зависимость от местоположения — все это накладывает свое вето на стратегическую перспективу использования таких источников.

И здесь, на новом уровне знаний и технологических возможностей, наш взгляд обращается к идее, выдвинутой... в конце прошлого века. К идее получения энергии из водорода.

Водород несет в себе тепловой энергии больше, чем любое другое известное на Земле топливо, а запасы его в природе безграничны. Это первое. Второе — при его горении не выделяются никакие вредные отравляющие газы. Продукт горения, «пепел» — вода. В пользу водорода говорит и то, что он может применяться в виде топлива везде: на транспорте, в промышленности, в быту. Причем практически не придется конструктивно перестраивать нынешнюю технику. А это чрезвычайно важно!

Зарубежные специалисты, например, сравнили традиционный керосин и водород по топливным качествам для транспортных до- и сверхзвуковых самолетов. Преимущества водорода оказались бесспорными, даже несмотря на некоторое усложнение топливной системы самолетов.

В нашей стране интересные испытания завершились недавно в Харькове. Автомобиль на бензоводородной смеси прошел первые тысячи километров. Сейчас в Харькове появляются необычные городские такси с эмблемой «Планете — чистый воздух». «Волги» в шашечку, работающие на бензоводородной смеси, экономичнее и «экологичнее», топливо в них сгорает полностью.

Отсюда понятно, почему над проблемой водородного топлива уже сейчас работают ученые во многих институтах и лабораториях нашей страны. А их исследования и разработки координирует специальная комиссия Академии наук СССР.

Открывает водород широкие перспективы и в металлургии. Он может служить не только источником тепла при сгорании, но и восстановителем железа. И опять-таки при его использовании исчезнут вредные газы, которые сейчас неизбежны на металлургических заводах.

Водород чрезвычайно удобен для транспортировки и хранения. Его можно передавать по трубам на любые расстояния. Причем стоимость транспортировки примерно в десять раз ниже, чем при передаче электроэнергии по мощным ЛЭП. Накапливать водород и долго хранить выгодно в емкостях искусственных и естественных. Например, подсчитано, что бывшие газовые месторождения в Голландии могут вместить такое количество водородного топлива, которое удовлетворит энергетические потребности всей Западной Европы в течение десятка лет.

Следовательно, остается лишь проблема топлива для получения этой самой чистой энергии. Ведь пока что на его добычу нужно затрачивать все тот же уголь, нефть, газ. Но и здесь уже выход найден.

Лауреат Нобелевской премии академик Н. Н. Семенов, как бы отрешившись от привычного взгляда на взаимосвязь «источник — энергия», увидел в самом обыкновенном листе... огромный «промышленный» комплекс, где каждая живая клетка совершенный миниатюрный химико-энергетический завод, на котором под солнечными лучами идет фотосинтез, или, если смотреть иначе, извлечение водорода из воды.

Энергия солнца творит сложнейшие химические процессы в живых клетках. Если технологически «грамотно» скопировать эти процессы, то, может статься, что и в искусственных клетках, созданных человеком по образу и подобию природы, тоже будут протекать под солнцем такие же химические превращения. И мы тогда получим не просто дешевый, но стерильно чистый «солнечный» водород.

На заседании президиума Академии наук СССР академик Н. Н. Семенов заявил: «Мне кажется, что ситуация, сложившаяся сейчас в проблеме овладения солнечной энергией, близка к ситуации, которая была в атомной физике непосредственно перед открытием процесса деления ядер. В известном смысле, наше теперешнее положение даже лучше, чем у физиков-атомщиков в то время. Ведь на опыте природного фотосинтеза мы знаем, что катализаторы... действительно существуют. Это важное соображение в пользу того, чтобы развить работы в этом направлении с надеждой на успех».

И тогда... Тогда в пластмассовых кассетах с водным раствором — по составу таким же, вероятно, как и соки у растений, — можно будет собирать химическую энергию, «замешенную» на водороде. Ведь кассета — это в тысячи раз увеличенная модель живой клетки. Правда, пластмассовых моделей живой клетки пока нет. Но это не «запрет» на оптимизм. Это уже задание современной науке и технике. Реальное и теоретически выполнимое. Из искусственных клеток можно сложить «зеленый лист» — огромное энергетическое поле. Урожайность такого поля, если его правильно разместить, будет невиданна! Всего лишь пять тысяч квадратных километров площади «взрастят» энергии вдвое больше, чем получают ее сейчас во всей нашей стране. На всех шахтах, промыслах, электрических станциях, вместе взятых.

А пять тысяч квадратных километров — это очень мало. Квадрат со сторонами 70 километров. В солнечных пустынях Средней Азии, в сухих степях Казахстана земли, не используемые в хозяйстве, меряются на миллионы квадратных километров.

Солнце щедро! Под его лучами зародилась и развивалась жизнь на Земле. Под его лучами люди создали цивилизацию. И солнечная энергия выведет эту цивилизацию на новый широкий виток.

Мурад Аджиев, кандидат экономических наук

Ключевые слова: ядерная энергия
Просмотров: 4566