Владимир Карцев - Приключение великих уравнений
Проблеск надежды - установки ПР-5, ПР-6 и особенно "Токамак-3", созданные в институте атомной энергии им. И. В. Курчатова группой ученых под руководством члена-корреспондента АН СССР профессора Б. Б. Кадомцева. Плазма "жила" в установках уже очень долго - доли секунды.
Это большой успех. Раньше были - миллионные доля.
Потом - тысячные доли. Сейчас - сотые и десятые.
Прогресс очевиден. Прогресс очевиден и в других термоядерных установках в "Ограх", харьковском "Сириусе".
Плазма становится все горячее.
Плазма становится все долговечнее...
Другое направление, на котором можно достигнуть энергетического изобилия, хотя, видимо, и временного (запасов удобных для добычи расщепляющихся материалов на Земле хватит лет на тысячу) атомные электрические станции. Первая в мире атомная станция в Обнинске - гордость нашей науки. Мощность ее была невелика, но значение - огромно. Станция открыла путь к Белоярской атомной, к другим мощным атомным новостройкам нашей страны.
Инженеры добились того, что электроэнергия атомной станции стоит сейчас уже не дороже энергии обычных электростанций. По всему Советскому Союзу растут новые корпуса атомных гигантов.
Темпы развития атомной энергетики поразительны. В 1957 году два профессора Калифорнийского технологического института - Харрисон Браун и Джон Уой написали книгу "Следующие сто лет" о жизни на Земле в 2057 году.
Уже в марте 1967 года, всего через десять лет они вынуждены были признать, что почти все их прогнозы неверны. Так, по прогнозам ООН (1955 г.), население в 1980 году должно было составлять 3,3 - 4 миллиарда людей, однако отметка 3,3 миллиарда была пройдена уже в 1965 году.
Конфигурация магнитного поля в установке "ПР-5". Возможно, усложнение конфигурации поля в термоядерных установках приведет нас в конце концов к решению задачи колоссальной важности - добыче электроэнергии из воды.
Не оправдались сдержанные прогнозы и в области атомной энергетики. На первой Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии было сделано предположение о том, что в 1960 годах цена киловатт-часа "атомной" электроэнергии будет составлять полцента (полкопейки). Большинство делегатов конференции осудило такой прогноз, как безответственный.
Сейчас атомная электроэнергия стоит недорого, темпы строительства атомных станций резко возросли. Если в США в 1967 году выработка "атомной" электроэнергии составляла лишь один процент от общей выработки, то уже к 1990 году соответствующая цифра будет значительно выше пятидесяти процентов. Об этом говорит хотя бы то, что еще в 1966 году в США было заказано проектировщикам атомных станций на 5 процентов больше, чем обычных. Особые надежды связываются с новыми типами реакторов - таких, в которых атомное горючее, "сгорая", дает другое, еще более эффективное.
Незаменимы атомные энергетические установки для кораблей, которым приходится длительно находиться в плавании, - для ледоколов, подводных лодок. Гордость советской науки и техники атомоход "Ленин" уже много лет несет свою бессменную службу в северных морях, проводя через толстенные льды караваны судов, доставляя на ледяные просторы научные станции. Сейчас трудно себе даже представить советский флот без атомного ветерана.
Несколько иная судьба была уготована американскому судну "Саванна", которое с самого начала создавалось как "рекламный корабль", призванный в известном смысле служить противовесом атомоходу "Ленин". Решение о постройке такого судна было принято в апреле 1955 года после бурных дебатов в сенате. В 1956 году были отпущены первые доллары, в мае 1958 года - заложен киль, в июле 1959 года корабль был спущен на воду, а 1 мая 1962 года судно вышло в первый рейс.
Постройка "Саванны" обошлась в 40 миллионов долларов, не считая 2 миллионов долларов - стоимости первой закладки урана.
Скандал разразился, когда в числе расходных статей федерального бюджета на 1968 год промелькнула строчка - 2,3 миллиона долларов - на консервацию "Саванны".
Оказалось, что "Саванна" себя не окупает и ежегодно приносит миллион убытка.
Только путем мощных закулисных маневров статья расходов была забаллотирована. Президент Джонсон особо напирал на патриотические чувства американцев, утверждая, что консервация "Саванны" - "оставление поля боя другим".
Велик диапазон ядерных энергетических установок - от котлов гигантских атомных станций до относительно небольших, но не менее полезных установок, размещаемых на кораблях или вездеходах.
А есть реакторы и электростанции совсем других типов, например наша прославленная "Ромашка". Это не "обычные" атомные реакторы, а уже готовые электростанции. Не нужно ни паровых котлов, "и турбин, ни генераторов. Установки типа "Ромашка" невелики, они, конечно, не смогут сыграть роли в "большой энергетике". Но их экономичность, относительно небольшие размеры и надежность обеспечат широкое применение там, куда не дотянутся нити линий электропередач.
Идея обойтись в "большой энергетике" без котлов, турбин и генераторов, съедающих более половины всей энергии, которую должна была давать электростанция, идея ранее фантастическая, начинает сейчас обретать под собой твердую почву.
В апреле 1967 года центральные газеты нашей страны сообщили об очередном успехе советской науки - пуске созданной под руководством академика В. А. Кириллина и члена-корреспондента АН СССР А. Е. Шейндлина первой в мире плазменной магнитогидродинамической установки, включающей все элементы электростанции.
Струя раскаленной до 3000 градусов грохочущей плазмы врывается в огнеупорный канал, утыканный справа и слева зубьями - электродами (один из наших популяризаторов, видимо, поэтому назвал канал огнедышащей машины "пастью дракона"). Атомы, растерявшие благодаря человеческому вмешательству сваи электронные одежды, и отдельно электроны, раньше эти одежды составлявшие, влетают в канал и встречаются там с упругостью магнитных силовых линий мощного магнита, в зазоре которого и установлен канал. Борьба материй заканчивается в пользу человека - с электродов можно снимать желанное напряжение.
Три года прошло со дня пуска первой двухсоткиловаттной установки "У-02". Уже строится и скоро будет пущена в ход другая, в сто раз более мощная установка "У-25". Электростанция, в которой турбина и генератор совмещены в одном огнедышащем канале, электростанция, в принципе способная существенно повысить эффективность производства электроэнергии, вполне достойна постройки и исследования.
Учеными не упущено ни одной возможности увеличить выработку электроэнергии. Они шаг за шагом ставят себе на службу:
Солнце - строятся многочисленные гелиоустановки и преобразователи, ветровые установки (особенно это развито в Голландии);
Луну - строятся приливные электростанции;
Землю - строятся геотермальные электростанции, использующие внутреннее тепло Земли.
Существуют еще более смелые, но пока менее реальные проекты, например, превратить всю нашу Землю целиком в ротор гигантского электрогенератора.
А что достигнуто? Как выглядят наши успехи сегодня и успехи, которые несомненно будут завтра, по сравнению с теми самыми первыми успехами?
Мощность электростанций, которые должны были быть построены по плану ГОЭЛРО за 15 - 20 лет, - 1 миллион 750 тысяч киловатт.
Известно, что в верхних слоях атмосферы, в так называемой тропопаузе, находящейся на высоте 10 - 12 километров над поверхностью Земли, дуют непрекращающиеся ветры, скорость которых - 70 - 100 метров в секунду. Это навело группу советских инженеров на мысль создать высотный жесткий дирижабль, удерживаемый кабелем на упомянутой высоте. На дирижабле устанавливается ветроколесо и электрогенератор мощностью порядка полутора тысяч киловатт (достаточна для снабжения электроэнергией поселка с населением 1,5 - 2 тысячи человек). Энергия передается вниз по тросу, который одновременно является электрическим кабелем.
В 1935 году, триумфально перевыполнив план ГОЭЛРО, наша энергетика давала в год около 30 миллиардов киловатт-часов и занимала третье место в мире (вместо пятнадцатого) после США и Германии.
Несмотря на то что во время Великой Отечественной войны гитлеровцы уничтожили около половины электростанций на временно оккупированной советской территории, уже в 1947 году довоенная мощность электростанций была перекрыта.
А по плану 1970 года мы должны ежегодно производить 740 миллиардов киловатт-часов - в 25 раз больше, чем в 1935 году. Общая мощность наших электростанций будет в 1970 году в 100 раз больше, чем намечалось по плану ГОЭЛРО.
Такие успехи определяются, прежде всего, гигантским размахом нашего строительства.
Красноярская ГЭС - 5 миллионов киловатт, три плана ГОЭЛРО.
Саяно-Шушенская ГЭС - 6,4 миллиона киловатт, почти четыре ГОЭЛРО.
И все же электроэнергии пока еще недостаточно, и она дорога. Вот почему так упорно бьются инженеры и физики над новыми способами ее получения.
