Otto Frish. O vozmozhnosti sozdaniya elektrostancij na ugle
-----------------------------------------------------------------------
Sbornik "Pirshestvo demonov". Per. s nem. - R.Rabotnov.
OCR & spellcheck by HarryFan, 2 September 2000
-----------------------------------------------------------------------
Ot redaktora. Privodimaya nizhe stat'ya perepechatana iz ezhegodnika
Korolevskogo instituta po ispol'zovaniyu energeticheskih resursov za 40905
god, str. 1001.
V svyazi s ostrym krizisom, vyzvannym ugrozoj istoshcheniya uranovyh i
torievyh zalezhej na Zemle i Lune, redakciya schitaet poleznym prizvat' k
samomu shirokomu rasprostraneniyu informacii, soderzhashchejsya v etoj stat'e.
Vvedenie. Nedavno najdennyj srazu v neskol'kih mestah ugol' (chernye,
okamenevshie ostatki drevnih rastenij) otkryvaet interesnye vozmozhnosti dlya
sozdaniya neyadernoj energetiki. Nekotorye mestorozhdeniya nesut sledy
ekspluatacii ih doistoricheskimi lyud'mi, kotorye, po-vidimomu, upotreblyali
ugol' dlya izgotovleniya yuvelirnyh izdelij i chernili im lica vo vremya
pogrebal'nyh ceremonij.
Vozmozhnost' ispol'zovaniya uglya v energetike svyazana s tem faktom, chto
on legko okislyaetsya, prichem sozdaetsya vysokaya temperatura s vydeleniem
udel'noj energii, blizkoj k 0,0000001 megavatt-dnya na gramm. |to, konechno,
ochen' malo, no zapasy uglya, po-vidimomu, veliki i, vozmozhno, ischislyayutsya
millionami tonn.
Glavnym preimushchestvom uglya sleduet schitat' ego ochen' malen'kuyu po
sravneniyu s delyashchimisya materialami kriticheskuyu massu. Atomnye
elektrostancii, kak izvestno, stanovyatsya neekonomichnymi pri moshchnosti nizhe
50 megavatt, i ugol'nye elektrostancii mogut okazat'sya vpolne effektivnymi
v nebol'shih naselennyh punktah s ogranichennymi energeticheskimi
potrebnostyami.
Proektirovanie ugol'nyh reaktorov. Glavnaya trudnost' zaklyuchaetsya v
sozdanii samopodderzhivayushchejsya i kontroliruemoj reakcii okisleniya toplivnyh
elementov. Kinetika etoj reakcii znachitel'no slozhnee, chem kinetika
yadernogo deleniya, i izuchena eshche slabo. Pravda, differencial'noe uravnenie,
priblizhenno opisyvayushchee etot process, uzhe polucheno, no reshenie ego
vozmozhno lish' v prostejshih chastnyh sluchayah. Poetomu korpus ugol'nogo
reaktora predlagaetsya izgotovit' v vide cilindra s perforirovannymi
stenkami. CHerez eti otverstiya budut udalyat'sya produkty goreniya. Vnutrennij
cilindr, koaksial'nyj s pervym i takzhe perforirovannyj, sluzhit dlya podachi
kisloroda, a teplovydelyayushchie elementy pomeshchayutsya v zazore mezhdu
cilindrami. Neobhodimost' zakryvat' cilindry na koncah torcovymi plitami
sozdaet trudnuyu, hotya i razreshimuyu matematicheskuyu problemu.
Teplovydelyayushchie elementy. Izgotovlenie ih, po-vidimomu, menee slozhno,
chem izgotovlenie elementov dlya yadernyh reaktorov, tak kak net
neobhodimosti zaklyuchat' goryuchee v obolochku, kotoraya v etom sluchae dazhe
nezhelatel'na, poskol'ku ona zatrudnyaet dostup kisloroda. Byli rasschitany
razlichnye tipy reshetok, i uzhe samaya prostaya iz nih - plotnoupakovannye
sfery, - po-vidimomu, vpolne udovletvoritel'na. Raschety optimal'nogo
razmera etih sfer i sootvetstvuyushchih dopuskov nahodyatsya sejchas v stadii
zaversheniya. Ugol' legko obrabatyvaetsya, i izgotovlenie takih sfer,
ochevidno, ne predstavit ser'eznyh trudnostej.
Okislitel'. CHistyj kislorod ideal'no podhodit dlya etoj celi, no on
dorog, i samym deshevym zamenitelem yavlyaetsya vozduh. Odnako nel'zya
zabyvat', chto vozduh na 78% sostoit iz azota. Esli dazhe chast' azota
proreagiruet s uglerodom, obrazuya yadovityj gaz cian, to i ona budet
istochnikom ser'eznoj opasnosti dlya zdorov'ya obsluzhivayushchego personala (sm.
nizhe).
Upravlenie i kontrol'. Reakciya nachinaet idti lish' pri dovol'no vysokoj
temperature (988' po Farengejtu). Takuyu temperaturu legche vsego poluchit',
propuskaya mezhdu vneshnim i vnutrennim cilindrami reaktora elektricheskij tok
v neskol'ko tysyach amper pri napryazhenii ne nizhe 30 vol't. Torcovye plastiny
v etom sluchae neobhodimo izgotovlyat' iz izoliruyushchej keramiki, i eto vmeste
s gromozdkoj batareej akkumulyatorov znachitel'no povysit stoimost'
ustanovki. Dlya zapuska mozhno ispol'zovat' takzhe kakuyu-libo reakciyu s
samovozgoraniem, naprimer mezhdu fosforom i perekis'yu vodoroda, i takuyu
vozmozhnost' ne sleduet upuskat' iz vidu.
Techenie reakcii posle zapuska mozhno kontrolirovat', reguliruya podachu
kisloroda, chto pochti stol' zhe prosto, kak upravlenie obychnym yadernym
reaktorom s pomoshch'yu reguliruyushchih sterzhnej.
Korroziya. Stenki reaktora dolzhny vyderzhivat' temperaturu vyshe 1000 K v
atmosfere, soderzhashchej kislorod, azot, okis' i dvuokis' ugleroda, dvuokis'
sery i razlichnye primesi, mnogie iz kotoryh eshche neizvestny. Nemnogie
metally i special'naya keramika mogut vyderzhat' takie usloviya. Konechno,
luchshe vsego bylo by ispol'zovat' nikelirovannyj niobij, no, vozmozhno,
pridetsya primenit' chistyj nikel'.
Tehnika bezopasnosti. Naibolee ser'eznuyu ugrozu dlya obsluzhivayushchego
personala predstavlyaet vydelenie yadovityh gazov iz reaktora. V sostav etih
gazoobraznyh produktov, pomimo isklyuchitel'no toksichnyh okisi ugleroda i
dvuokisi sery, vhodyat takzhe nekotorye kancerogennye soedineniya, takie, kak
fenantren. Vybrasyvanie ih neposredstvenno v atmosferu nedopustimo,
poskol'ku privedet k zarazheniyu vozduha v radiuse neskol'kih mil'. |ti gazy
neobhodimo sobirat' v kontejnery i podvergat' himicheskoj detoksifikacii
libo, smeshivaya s vodorodom, zapolnyat' imi bol'shie shary i zapuskat' ih v
verhnie sloi atmosfery. Pri obrashchenii kak s gazoobraznymi, tak i s
tverdymi produktami reakcii neobhodimo ispol'zovat' standartnye metody
distancionnogo upravleniya. Posle obezvrezhivaniya eti produkty luchshe vsego
topit' v more.
Sushchestvuet vozmozhnost', hotya i ves'ma maloveroyatnaya, chto podacha
okislitelya vyjdet iz-pod kontrolya. |to privedet k rasplavleniyu vsego
reaktora i vydeleniyu ogromnogo kolichestva yadovityh gazov. Poslednee
obstoyatel'stvo yavlyaetsya glavnym argumentom protiv ugol'nyh i v pol'zu
yadernyh reaktorov, kotorye za poslednie neskol'ko tysyach let dokazali svoyu
bezopasnost'. Projdut, vozmozhno, desyatiletiya, prezhde chem budut razrabotany
dostatochno nadezhnye metody upravleniya ugol'nymi reaktorami.
Last-modified: Sun, 04 Mar 2001 20:41:57 GMT