09.03.2009, 10:20

Энергетическая революция: они придут на смену нефти и газу

ОРЕАНДА-НОВОСТИ. Влияние на нашу жизнь цен на энергоисточники невозможно переоценить. Доля электроэнергии, отопления и горячего водоснабжения в квартплате 60-70%, доля энергозатрат в себестоимости продукции в России достигает 30-40%, в Европе - 20-30%, за год россияне тратят на бензин более 50 млрд долларов. А теперь представьте, как бы изменилась наша жизнь, если был бы найден дешёвый источник энергии. Фантастика? Пока да. Но жизнь доказывала не раз: то, что вчера казалось невозможным, завтра может стать уже реальностью.

Кроме атомной энергии и альтернативных источников есть масса других научных разработок, которые могут придти на смену нефти и газу. Вот лишь некоторые из них:

Термоядерный синтез

Термоядерный синтез – это дешёвый и экологически безопасный способ добычи энергии. На Солнце уже миллиарды лет происходит неуправляемый термоядерный синтез – из тяжёлого изотопа водорода дейтерия образуется гелий. При этом выделяется колоссальное количество энергии. Однако на Земле люди пока не научились управлять подобными реакциями.

Запасы дейтерия на Земле очень велики, например в 1 кубометре морской воды присутствует около 33 г дейтерия. Килограмм изотопов этого вещества может выделить столько же энергии, сколько 10 млн кг органического топлива. Есть и другое сравнение: энергия, которую можно было бы получить из дейтерия, находящегося всего лишь в стакане воды, сопоставима с теплом, выделяемым при сгорании 200 л бензина.

На Солнце всё время происходят термоядерные взрывы, а нам на Земле нужны не только взрывы, но и управляемая термоядерная реакция. В этом-то и вышла основная загвоздка. Идея создания термоядерного реактора зародилась в далёких 50-х годах прошлого столетия. Тогда от неё было решено отказаться, поскольку учёные были не в состоянии решить множество технических проблем. Прошло несколько десятилетий прежде, чем учёным удалось "заставить" реактор произвести хоть сколько-нибудь термоядерной энергии.

Решение о проектировании Международного термоядерного реактора (ИТЭР) было принято в Женеве в 1985 году. В проекте первоначально участвовали СССР, Япония, США, объединённая Европа и Канада. За 10 лет многие элементы будущего реактора удалось изготовить на военно-промышленных предприятиях развитых стран. В 1998 году США по политическим мотивам прекратили финансирование своего участия в проекте и решили самостоятельно развивать технологию. Но спустя 4 года Штаты передумали и вернулись в проект. Позднее ряд заинтересованных стран пополнили Китай, Индия и Южная Корея. А на подходе - Австралия, Бразилия, Казахстан.

В июне 2005 г. было окончательно выбрано место для строительства установки – окрестности города Кадараш на юге Франции. По замыслу разработчиков реактора энергетическая мощность ИТЭР должна составить 500 МВт, а его основной задачей будет демонстрация практической возможности получения электроэнергии на базе термоядерного синтеза. Однако собственно наработки электроэнергии в течение всего срока его работы производиться не будет (эту тестовую миссию, при удачном завершении экспериментов на ИТЭР, примет на себя следующий реактор, так называемый коммерческий прототип).

Участие России в проекте ИТЭР будет заключаться в изготовлении и поставке на площадку сооружения реактора основного технологического оборудования и денежном взносе, составляющих в целом около 10% от полной стоимости сооружения реактора. Такая же доля (по 10%) у США, Китая, Индии, Кореи и Японии, а ЕС как хозяин будущего реактора должен внести половину заложенной в смету суммы.

Строительство должно завершиться менее, чем через 10 лет. Следующий за ИТЭР международный термоядерный реактор ДЕМО будет построен, как ожидается по оптимистическому сценарию, уже в 2030-е гг. По словам академика РАН Валентина Смирнова, его мощность должна подняться по сравнению с ИТЭР до 1 ГВт электрической мощности. В наши дни на таком уровне работают самые мощные ядерные реакторы. Как только ДЕМО докажет свою работоспособность и безопасность, должно начаться проектирование и строительство промышленной станции. По европейскому сценарию Fast Track, который направлен на скорейшее продвижение термояда (энергии термоядерной реакции) в промышленность, первая опытно-промышленная термоядерная станция может быть построена уже в 2045–50-х гг.

Энергетический феномен вакуума

В настоящее время в физике формируется принципиально новое направление научных исследований, связанное с изучением свойств и возможностей физического вакуума. Это научное направление становится доминирующим, и в прикладных аспектах способно привести к прорывным технологиям в области энергетики, электроники, экологии.

По расчётам Нобелевского лауреата Ричарда Фейнмана и Джона Уилера, энергетический потенциал вакуума настолько огромен, что "в вакууме, заключённом в объёме обыкновенной электрической лампочки, энергии такое большое количество, что её хватило бы, чтобы вскипятить все океаны на Земле".

Возникает закономерный вопрос: если вакуум – это источник колоссальной энергии, то почему мы не умеем этим пользоваться? Дело в том, что человек пока научился использовать только резкие энергетические перепады, например: разницу высот воды, разницу давления газа, разницу температур и т. д. Именно такие перепады человечество и научилось преобразовывать в необходимые виды энергии.

В вакууме перепады относительно низки, т. е. во всех его областях содержится бесконечное, но в среднем практически одинаковое количество энергии. Он обладает чрезвычайно высокой степенью симметрии, в том отношении, что, какие бы сущности не "рождались" из вакуума, они всегда появляются в виде взаимно противоположной пары: частицы – античастицы, волны – антиволны, поля – антиполя.

До сих пор традиционная схема получения энергии из вещества остаётся не только доминирующей, но даже считается единственно возможной. Под окружающей средой по-прежнему упорно продолжают понимать вещество, которого так мало, забывая о вакууме, которого так много. Именно такой старый "вещественный" подход и привёл к тому, что человечество, буквально купаясь в энергии, испытывает энергетический голод.

Антивещество

Антивещество - материя, составленная из античастиц. Несмотря на почти полную идентичность свойств вещества и антивещества, между ними есть огромная разница в космических масштабах. При взаимодействии вещества и антивещества их масса превращается в энергию. Подсчитано, что при вступлении во взаимодействие 1 кг антиматерии и 1 кг материи выделится приблизительно 1,8*10¹⁷ джоуль энергии, что эквивалентно энергии, выделяемой при взрыве 47 мегатонн тротила. Для сравнения: самое мощное ядерное устройство из когда-либо взрывавшихся на планете, "Царь-бомба", соответствовала 57 мегатоннам.

Но пока любые идеи об использовании антивещества в качестве топлива для космических кораблей относятся к области научной фантастики. Для получения антипротонов требуется в 10 млрд раз больше энергии, чем выделяют они сами. Например, антивещество, получаемое каждый год на Женевском ускорителе, могло бы питать лишь 100-ваттную лампу в течение 15 минут.

Энергия – это то, без чего нашу жизнь сложно представить, и одновременно она может стать ужасающим оружием. Все эти и многие другие разработки требуют огромных финансовых вложений. Но, как известно, кто платит деньги – тот и заказывает музыку. И поэтому важно, чтобы государства, финансирующие проект, думали, прежде всего, об общечеловеческих интересах.

* В статье использованы материалы
Лаврус В.C. "Судьба термоядерного синтеза"
Косинов Н.В., Гарбадук В.И. "Энергетический феномен вакуума"
Батанов М.С., Шипов Г.И. "Вакуум - источник энергии"

Айвар Деветьяров, Ореанда-Новости

Читайте также:

Скромное 8 марта