Техника - молодёжи 1990-11, страница 17

ядерной» радиации — подбор слабо-активирующихся конструкционных материалов, например, алюминия или ванадия. Но тут есть большое затруднение: малейшие примеси, особенно циркония, резко ухудшают дело.

С учетом всех возможных усовершенствований реактора, работающего на дейтерии или смесях дейтерий-тритий, его общую радиоактивность по сравнению с АЭС той же мощности можно снизить в 20—30 раз.

МОЖНО ЕЩЕ БЕЗОПАСНЕЕ!

Экологическая задача при освоении термояда заключается прежде всего в поиске наименее радиоактивного метода получения энергии, притом остающегося эффективным и доступным. Как уже говорилось, такая реакция есть; основана она на синтезе дейтерия и нерадиоактивного изотопа гелия-три. Основной синтез здесь проходит по формуле: D + ³Не- ⁴ Не (3,6 МэВ) + р^ч~ (14,7 МэВ) при Т„ = 7 • 10^й К.

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 этих процессов в полной суммарной энергии синтеза при указанной температуре не превышает 2%. Есть и еще одна ветвь — синтез двух ядер гелия-3 с получением гелия-4 и двух протонов, то есть опять же абсолютно нерадиоактивных продуктов. К сожалению, эта реакция имеет практический выход при фантастической для нас сегодня температуре 10^,и К.

Итак, использование смеси дейтсрий-гелий-3 снижает общую радиоактивность по сравнению с D-T 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 местного значения.

В обстоятельной работе И. Н. Головина (Институт атомной энергии имени И. В Курчатова) дан принципиальный расчет и обоснована целесообразность токамака-реактора на горючем D-³He. Конечно, с одной стороны, работа с таким горючим породила бы новые трудности. Главное — требуемая температура плазмы достигает здесь 700 млн. град., а значит, необходимо и более сильное магнитное поле. Но зато значительно упрощается обустройство реактора. Благодаря резко сниженной радиации отпадет необходи

мость и в бланкете, и в радиационной защите сверхпроводящего соленоида. А в такой упрощенной системе можно будет уменьшить и аспектное число R/a. В токамаках появится простор для индуктора, а в стелларато-рах соленоид приблизится к плазме, и отпадут многие из названных трудностей с «закручиванием» силовых линий.

Все складывается прекрасно в этом варианте, за исключением «пустяка»: гелия-3 на Земле чрезвычайно мало. В атмосфере его концентрация составляет лишь 10 ", и, видимо, примерно такова же она в минералах. Конечно, на земном гелии-3 можно вести исследовательскую работу, можно даже снабжать им несколько промышленных реакторов, но энергетику планеты этим не обеспечить.

ДАЛЬНЯЯ ПЕРСПЕКТИВА

По расчетам демографов население Земли к середине XXI века достигнет 8—10 млрд. чел. и на этом стабилизируется. Будем надеяться, что реализуется именно этот оптимистический прогноз и дальнейший рост действительно прекратится. Среднее потребление энергии на человека сейчас составляет 2 ♦ кВт • год, но поскольку более 70% населения потребляет гораздо меньше, нет сомнения, что и после стабилизации численности человечества его энергопотребление будет расти. Ну а пока сохраняется прирост населения, этот показатель тем более увеличивается во много раз быстрее.

По подсчетам Дж. Кул ьч и некого и X. Шмитта (США, Висконсинский университет), к 1986 году население Земли использовало 300 ТВт • лет (1 ТВт = Ю¹² Вт) энергии, взятой в основном из традиционных энергоресурсов планеты (лес и ископаемое топливо), а всего лишь за эгот один год (при населении 5 млрд. чел.) —

ШАХМАТЫ

Под редакцией мастера спорта Н. БЕЛЬЧИКОВА (г. Б о р и с о в Минской обл.)

8 7 б

5 <

3 2 1

а 6 с d е f д h

Задание № 7 В. ЖИЛКО

(Брестская обл.) Мат о 2 хода

(2 очка)

до 10 ТВт • лет! При населении же 8—10 млрд. чел. мировое потребление энергии, даже стабилизировавшись, составит 20—30 ТВт • лет в год. Поскольку остаток традиционных энергоресурсов на Земле оценивается в 1000— 1500 ТВт «лет, то они неизбежно окажутся практически исчерпанными во второй половине XXI века И тогда, сколько ни ищи, в распоряжении человечества останутся только два вида энергоресурсов: ядерное топливо и возобновляемые источники (Солнце, ветер, подземное тепло, биомасса).

В таких условиях термоядерный синтез дейтерия с гелием-3, который сейчас обсуждается лишь абстрактно-фантастически, может оказаться настоятельной необходимостью.

О его безопасности сказано уже достаточно. Но откуда взять достаточное количество гелия-3? Здесь и придется обратить взоры к Луне. Согласно Кульчинскому и Шмитту, этот изотоп, вместе с обычным гелием-4 занесенный на ее поверхность солнечным ветром, адсорбирован в лунном грунте (в основном в составе ТЮ₂) и может быть легко десорбирован при нагревании до 600° С. Такую температуру способно обеспечить Солнце во время лунного дня. Затем, в период лунной ночи, когда достаточно легко достичь температур сжижения гелия, его изотопы нетрудно разделить физическими способами. Гелия-3 особенно много в лунных «морях», где его можно добывать с глубины до 2 м. По оценкам, запасов лунного топлива может хватить земной энергетике на 500—1000 лет.

Напомним, что, по американским проектам, первые поселения на Луне намечено построить в 2005 году и, может быть, уже через десять лет пустить первую фабрику гелия-3.

А к тому времени, когда ресурсы лунного топлива истощатся, наша техника, будем надеяться, позволит добывать его на Юпитере. Гелия-3 в его атмосфере хватит на миллиард лет.

Продолжаем публикацию заданий конкурса, условия которого были объявлены в № 9. Последний срок отправления открыток с решениями этих трех задач—15 января 1991 года.

⁴1

lit

:

KAi

V

I

а 6 с й е f ff h

Задание № 8 Р. ЯНКО и М. ГаЛЬМА

(Тернопольская обл.) Мат в 2 хода

(2 очка)

а 6 с й е f ff h

Задание № 9 А. АГЗАМОВ

(Башкирская АССР) Мат в 4 хода

(3 очка)

15