Техника - молодёжи 2004-02, страница 56

Электроэнергия

к потребителю

Теплоутилизатор

Атмосферный воздух

Батарея топливных + элементов

энергии в 13,6 ЭВ на каждый реком-бинированный протон. Восстановленный водород поступает в батарею топливных элементов, и цикл повторяется. Замкнутый круг. Ничто не теряется, не пропадает зря, не загрязняет окружающую среду, напротив, прибавляется: электроэнергия и тепло.Тихо и мирно,очень эффективно — с КПД, трудно поверить, больше 100%. Вода как новый источник энергии! И стоят за этой работой не просто студенты-третьекурсники, ныне четвертого курса, а их научные руководители из МИФИ Ю.А. Попов и В.Г. Гришин; кураторы из Института проблем механики (ИПРИМ) РАН В.Ю. Великодный, И.Ф. Образцов, Ю.Г. Яновский.

КЛАССИЧЕСКИМ ПУТЕМ ядерной энергетики совершенствует теплоэлектростанции школьник из Астрахани Касьянов Ваня. Свой проект атомной ТЭЦ (АТЭЦ-бридер) он демонстрировал еще в марте 2002 г. на Московском форуме «Одаренные де-

свечение, переходящее в третью стадию — стабильное электродное. Электродное означает, что в свечении преобладает цвет спектра материала электрода.

А дальше, удивительное дело, с повышением напряжения интенсивность света практически не меняется, даже при раскалении электрода добела — вольфрамового! — и плавления (Т = 3693 К) на острие.

Экспериментаторы получили интересные характеристики разложения (диссоциации) воды на катионы (+) водорода и анионы (-) гидроксидов ОН. Овладев плазменно-электрохи-мическим процессом, творческая группа студентов, руководимая профессором Ю.А. Поповым и инженером В.Г. Гришиным, разработала плазмодинамический (ПД) реактор, а на его основе — целую гамму генераторов тепловой энергии: парогенераторы (ПГ), автоматические электрические водяные котлы (АЭВ), генераторы водорода (ГВ) (рис. 5). Парогенератор массой 7 кг производит за сутки 70 кг перегретого (температура 400° С) пара. Мощность установки всего 2 кВт. Помещенный в водяной котел ПГ становится нагревателем АЭВ, который с успехом — только подавай воду! — заменяет существующие более полувека автоматические газовые водяные колонки АГВ.

Еще один генератор с плазмодина-мическим реактором — генератор водорода ГВ. Продукты диссоциации воды в его реакторе проходят холодильник Хл, газоочиститель ГО и поступают в разделительную колонку РК, из которой примесные газы отводятся в атмосферу, а водород поступает к потребителю. Другой продукт реакции — гидроксидированная, насыщенная анионами ОН вода, крайне необходимая в химическом и фарма

цевтическом производствах.

Смелая мысль устремилась к мечте энергетиков — электроэнергию прямым путем из воды. Не механическим падением вод гидроэлектростанций, а электрохимическим стоянием в плазмодинами-ческом реакторе. Для этого МИФИческие мечтатели заменили бытовую электросеть собственной батареей топливных элементов (рис. 6). Топливный элемент представляет собой элементарный электрохимический генератор: два плоских электрода, разделенных твердым электролитом. При подаче «горючего» (водорода) и окислителя (кислорода) в элемент, на границе электрод — электролит происходит химическая реакция восстановления воды с выделением тепла и электричества (см. «Тихая энергетика», ТМ № 1 за 1999 г.). Батарея элементов вырабатывает электрический ток, тепло и воду в количествах, пропорциональных объемам поступающего топлива. Электрический ток идет потребителю, нагретая вода — в диссоциа-тор, отдавая тепло утилизатору (ото-пителю). Диссоциатор подготавливает воду — разлагает ее на ионы водорода и гидроксильные группы ОН, чтобы повысить эффективность работы реактора. В реакторе происходит ионно-электронная рекомбинация (нейтрализация) протонов и электронов: р+ё^-Н с выделением

ти» (рис. 7). «Бридер» — от английского breed, размножать. Это реак-тор-размножитель, в котором под действием «быстрых» нейтронов (уран ²³⁸U преобразуется в плутоний ²³⁹Ри. Выделяющееся при этом тепло используется для выработки электроэнергии. К 9-й Международной выставке «НТТМ — Наука-2003» проект был доработан, красочно оформлен и снабжен пояснениями на английском языке.

Особенностью реакторов на быстрых нейтронах (РБН) является отсутствие тормозящих нейтроны графита и воды, поэтому в качестве теплоносителя был выбран расплавленный натрий — его температура плавления 97,8° С при нормальном давлении. Он позволил повысить плотность тепловыделения до 1000 кВт/л, что в 10—12 раз выше, чем у водяных систем. Однако отбор тепла у натрия — температура на выходе из реактора 550° С — потребовал несколько теплообменных контуров. Оригинально решил эту задачу школьник Касьянов. Реактор 1 с пакетами 2то-

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2 2 0 0 4

54