Техника - молодёжи 1973-10, страница 27

Лабораторная установка для исследования неустойчивой конвекции.

— А как выглядит ваша гипотеза, которую вы недавно опубликовали?

Панфилов кладет на стол листок с довольно простой схемой (мы воспроизводим ее на 4-й стр. обложки).

— Вот чаша водохранилища, вот разлом в геологической структуре. Водохранилище постепенно заполняется водой, и она попадает в разлом. На первых порах толчков нет. Они начнутся, когда в чаше водохранилища соберется столько воды, чтобы ее гидростатическое давление в стволе стало бы ощутимым. Под действием этого давления влага просачивается вниз по разлому на значительную глубину — от 5 до 25 километров. Чем глубже опускается вода, тем сильнее она нагревается за счет глубинного тепла Земли. И вот тут-то происходит интересное явление. Допустим, вода проникла на расстояние в 10 километров. На этой глубине температура

около 300 градусов Цельсия. Получается своеобразный паровой котел, который можно назвать «спусковым крючком» землетрясения. Котел обладает своеобразным гидростатическим клапаном — 10-километровым стволом, наполненным водой. Давление воды этого ствола 1000 атмосфер.

Итак, на стенки котла — скальную породу — действует «внутреннее» давление в 1000 атмосфер. На стенки котла действует и «внешнее» давление в тысячи атмосфер — ведь сама-то порода, находящаяся на глубине 10 километров, сжата вышележащими слоями. Представьте себе сжатую пружину, которая не может распрямиться. Такая аналогия лучше всего передает состояние массива — стенки котла.

— И котел, взрываясь...

— Нет, — говорит Панфилов, — вода при столь огромном, сверхкритическом давлении не способна закипеть, зато парообразование может начаться где-то в разломе, ближе к поверхности, и быстро распространиться вниз. В ствол выбрасывается содержимое котла. И в этот момент в нем резко падает давление. Но коль «внутреннее» давление на стенку снято, пружина разжимается. Массив как бы схлопывается. Возникает подземный толчок. Пойдемте в лабораторию. Я покажу этот процесс на модели.

В огромном зале экспериментальная установка казалась маленькой, хотя она и 3 м высоты.

На железной раме установлен толстостенный цилиндр — «котел». В его передний торец вмонтировано смотровое окно. В задний же вделан подвижный диск, удерживаемый мощной пружиной. Это и есть механизм «спускового крючка». От цилиндра наверх в прозрачную коробку с водой — «водохранилище» — вели 3 тонкие стеклянные трубки с кранами. Одна из них, с открытым краном, играла роль «ствола». Панфилов щелкает тумблером. На панели приборов, укрепленной рядом, загорается глазок.

Температура в «котле» быстро поднимается. Вода начинает закипать.

— Как только хоть один пузырек пара попадет в трубочку, так давление в ней начнет резко падать, — поясняет Панфилов.

— А зачем еще две трубки, --спрашиваю я, но внезапный мощный звук заглушает мои слова. Я с изумлением смотрю на модель, которая издает гул, похожий на гул землетрясения.

— Внимание! — Панфйлов повышает голос. — В трубку пошли пузыри пара. Давление «ствола» уменьшается, ведь паро-водяная смесь весит меньше, чем вода. Наблюдайте за сжатой пружиной. Сейчас давление упадет, и пружина вернет диск в первоначальное положение. Это и будет самим толчком. О нем предупреждает загоревшаяся на пульте лампа.

Вода с грохотом вылетела из цилиндра в прозрачную емкость. Произошел «подземный толчок». И снова холодная вода из «водохранилища» по «разлому» наполнила «котел». И опять, после того как вода вновь закипела, произошел толчок...

— Вот так и повторяется процесс, — говорит Панфилов. — Причем в природных условиях под воздействием этих толчков может ускориться сдвиг пород, вызванный другими причинами.

Вопреки стихии

Трудно отказаться от выгодного способа получения электроэнергии всего лишь из-за каких-то глубинных трещин в земле. Так что же: примириться с тем, что строительство гидроэлектростанций в местах, где есть разломы, связано с риском и понадеяться на авось? Нет, на это нельзя пойти, необходимо устранить малейшую опасность...

— А нельзя ли прекратить процесс? — спрашиваю я Панфилова. Он улыбается, протягивает руку и открывает край на второй трубочке. Вода сразу прекращает кипеть.

— Ничего особенного. Просто по двум трубкам идет элементарный конвективный теплообмен — то, что не могло быть при наличии одного «ствола». Не ждите, «спусковой крючок» больше не сработает. Да не смотрите на третью трубку — она запасная.

— Если мы хотим предотвратить подземные толчки, то...

— То надо в зону «крючка» пробурить скважину. Очаги землетрясений обычно находятся на глубинах до 10 километров. А на такие расстояния мы уже умеем бурить.

Панфилов задумывается, потом закрывает оба крана на трубочках и замечает:

— Впрочем, можно поступить и по-другому: «запломбировать» разлом, не допустить в него воду, тогда и проблемы никакой не будет.

КРЮЧОК» ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

К 4-СТР. ОБЛОЖКИ

Л. ЛИФШИЦ, инженер

27