Юный техник, 2000 № 02
Шрифт:
«ПАМПЕРС» ДЛЯ РЕАКТОРА. Уникальный материал, способный впитывать любую жидкость, изобрели в одной из лабораторий Института химии и химической технологии Красноярского отделения РАН. Как сообщили руководитель лаборатории, профессор А.Анщиц, новинка, которую нарекли «красноярской губкой», представляет собой пористые блоки, изготовляемые на основе обычной золы. Этот материал вбирает в себя практически любую жидкость и может удерживать ее неограниченно долго.
Именно последнее обстоятельство весьма заинтересовало химиков и экологов. Ведь теперь появилась возможность в подобных блоках перевозить и хранить жидкие радиоактивные отходы, ликвидировав отстойники, которые
Впрочем, пригодится такая «губка» и во многих других регионах России, где нужно очистить природу от вредных выбросов. Заодно, кстати, решается и проблема использования золы, отвалы которой высятся на территории любой ТЭЦ.
ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
«Термояд» на Луне
Природный спутник Земли может стать неистощимым кладезем энергии для нашей планеты. Так полагают сотрудники НПО им. Лавочкина, Института космических исследований и НПЦ «Институт атомных исследований им. Курчатова», работающие в рамках проекта «Луна-3».
ТРИ ВОЛНЫ ОДНОЙ ИДЕИ
Проект вовсе не случайно получил такое название. Во-первых, он предполагает использование гелия-3, которого на Луне, считают, неисчерпаемые кладовые. Во-вторых, это уже третья попытка осуществления интересной задумки. Первый раз об использовании полезных ископаемых Луны на благо человечества люди задумались тридцать с лишним лет назад когда на Землю впервые попали образцы лунного грунта — реголита, доставленные с естественного спутника нашей планеты советскими автоматическими станциями и американскими астронавтами.
Именно тогда двое американских ученых — физик Джералд Кульчински и геолог Гарри Смит (он, кстати, участвовал в высадке на Луну в составе экспедиции «Аполлон-17») — пришли к выводу, что лунный грунт необычайно богат редким изотопом гелия, который может быть использован в качестве источника энергии при проведении определенного класса термоядерных реакций.
Однако лунную программу вскоре свернули: внимание физиков-термоядерщиков было приковано тогда в основном к запуску очередного токамака, который, по расчетам, должен был вот-вот дать первый промышленный ток.
Об экзотическом проекте на время забыли. Вторая волна интереса к нему возникла лишь в конце 80-х годов, когда стало понятно: скоро термояда ждать не приходится. Физики требовали новых ассигнований на строительство еще более крупной установки для термоядерного синтеза, а правительства даже ведущих стран мира раскошеливались все с меньшей охотой. Тем более что после Чернобыля стало ясно: и в токамаках в ходе обычного дейтерий-тритиевого цикла тоже накапливаются радиоактивные вещества, которые потом неизвестно куда девать.
Тогда исследователи обратили внимание на еще одну экологически безопасную разновидность получения энергии с помощью термоядерной реакции. Она основана на синтезе дейтерия и нерадиоактивного изотопа — гелия-3. Важно, что продукты этой реакции также нерадиоактивны — это протоны с энергией 14,7 МэВ (которые к тому же можно непосредственно трансформировать в электричество, не обращаясь к тепловому циклу с его малым КПД) и обычный гелий-4 с энергией 3,6 МэВ, достаточной для самоподдержания термоядерного синтеза.
Возможны здесь, правда, и побочные ветви реакции, уже с радиоактивными продуктами. Это слияние двух ядер дейтерия, дающее либо тритий и протон, либо гелий-3 и нейтрон. Но доля обоих процессов в полной суммарной
энергии синтеза при указанной температуре не превышает 2 %.ГДЕ ВЗЯТЬ ГЕЛИЙ-3
Итак, использование смеси дейтерий-гелий снижает общую радиоактивность по сравнению с обычным дейтерий-тритиевым циклом более чем в 50 раз. Значит, при сопоставлении с АЭС равной мощности радиация здесь уменьшается в 1000 раз и более; другими словами, трагедия масштаба Чернобыля была бы в таком реакторе лишь событием микрорайонного значения.
В обстоятельной работе И.Н.Головина (Институт атомной энергии имени И.В. Курчатова) был дан принципиальный расчет и обоснована целесообразность токамака-реактора на горючем дейтерий-гелий-3. Конечно, с одной стороны, работа с таким горючим породила бы новые трудности. Главное — требуемая температура плазмы должна достигать здесь 700 млн. градусов, а значит, необходимо и более сильное магнитное поле. Но зато значительно упрощается обустройство реактора. Благодаря резко сниженной радиации, например, отпадает необходимость в биологической защите, что значительно упрощает конструкцию самого токамака.
Словом, все складывалось прекрасно, за исключением «пустяка»: гелия-3 на Земле чрезвычайно мало. В атмосфере его концентрация составляет лишь 10–11, и, видимо, примерно такова же она в минералах. Конечно, на земном гелии-3 можно вести исследовательскую работу, можно даже снабдить им несколько промышленных реакторов, но энергетику планеты этим не обеспечить.
И тогда взгляды исследователей вновь обратились к Луне — уж там-то гелий-3 в полном смысле слова валяется под ногами. Однако тут грянула перестройка, затем кризис в районе Персидского залива… Про лунную программу не то чтобы забыли, но отложили ее на дальнюю перспективу. Как-никак, согласно прогнозам, угля, газа и нефти на ближайшие полвека нам должно хватить, а уж потом что-нибудь да придумаем…
НЕ БЫЛО БЫ СЧАСТЬЯ…
По словам ведущего научного сотрудника Курчатовского института, кандидата физико-математических наук Ю.Н. Смирнова, нынешний виток интереса к лунному термояду не случаен. Как известно, ныне по соглашению с американцами должны быть уничтожены ракеты СС-18, известные на Западе как «Сатана». Но не уничтожать же их без толку. И ученые предложили использовать ракеты для оценки эффективности предлагаемого проекта…
Расчеты показывают: с помощью ракет СС-18 вполне реально забросить на Луну необходимое технологическое оборудование. С помощью автоматического модуля вполне можно оценить на практике, действительно ли так легко добыть гелий-3 из лунной породы, как это получается в земных условиях.
Если понадобится, исследователи внесут в этот цикл необходимые коррективы, а затем отправят на Луну еще одного автоматического разведчика. Когда выяснится что можно наладить добычу гелия-3 в производственных масштабах, на Луну отправятся космонавты для развертывания полномасштабного завода по производству и сжижению гелия-3, а также для организации бесперебойной поставки его на Землю.
Надо сказать, что землянам понадобится не так уж много сжиженного гелия-3. Как показывают расчеты, одной тонны в год вполне достаточно для того, чтобы обеспечить энергией всю нашу планету! Так что возить гелий со спутника Земли окажется вполне выгодно, даже с учетом затрат на запуски лунных ракет, переработку гелия, его транспортировку, прочих транспортно-производственных расходов, а также с учетом стоимости разработки и строительства реактора, который будет работать на лунном сырье. Уже разведанных его запасов, между прочим, хватит нам как минимум на 1000 лет.