Юрий Чирков - Занимательно об энергетике

В молодом городе Шевченко, раскинувшемся на берегах седого Каспия, с 1973 года действует демонстрационный промышленный реактор БН-350. В нем быстрые нейтроны вырабатывают 125 тысяч киловатт электроэнергии и тепло для получения 80 тысяч кубических метров опресненной воды в сутки. А 25 апреля 1980 года

Леонид Ильич Брежнев поздравил всех тех, кто способствовал завершению строительства и вводу в эксплуатацию реактора БН-600 — третьего энергоблока Белоярской АЭС имени И. В. Курчатова. Крупнейший в мире (его мощность составила уже 600 тысяч киловатт) уникальный энергоблок станет у нас в стране прототипом промышленных быстрых реакторов первого поколения.

Атомные котельные и термояд

Но представим себе, что все электростанции стали атомными. Увы, расход природного тепла уменьшится лишь на 20 процентов. Уголь и нефть нужны химической промышленности, металлургии и так далее! А так как значительная часть электростанций СССР работает на угле, то экономия нефти и газа составит не более 10 процентов. Поэтому идет поиск путей применения атомной энергетики и в других областях. В частности, по предложению Совета Министров СССР разрабатывается оригинальная идея — «реакторов для теплоснабжения городов».

Логика вещей, казалось бы, подсказывает совместить на АЭС получение и электроэнергии и тепла. Прежде это делалось на ТЭЦ, по тому же типу будут действовать и АТЭЦ — атомные теплоэлектроцентрали. А котельные, снабжающие жителей теплом, исчезнут ли они, когда век действительно станет атомным? Нет! Останутся. Только называться они будут АСТ — атомные станции теплоснабжения.

Конечно, от прежней котельной останется очень мало. Уже первые АСТ (строительство подобных головных станций уже начато в Горьком и Воронеже) будут гигантами, рассчитанными на мощность в 1000 мегаватт (два блока по 500). Такая махина обеспечит тепловые нужды жилого массива с населением в 250 тысяч человек. Масштабы для прежних котельных недоступные.

Преимущества таких одноцелевых (только выработка тепла) установок в том, что они могут успешно функционировать, имея гораздо более низкие рабочие параметры, чем АТЭЦ. У последних температура должна быть как минимум 300 градусов. В АСТ же для прямого теплоснабжения хватит и 150—200 градусов (в теплосеть пойдут 130—150) К тому же давление вместо обычных 160 атмосфер составит всего лишь 16. Но одно тянет за собой другое. Резко уменьшаются требования к обеспечению безопасности работы таких установок. Скажем, на обычных АЭС для отвода тепла нужна специальная система насосов, их электроснабжение и так далее. В АСТ всего этого нет — достаточно и естественной циркуляции воды. Вот и получается: сам принцип конструкции АСТ, его простота не оставляют места для аварийных ситуаций или же позволяют создать надежные и недорогие защитные устройства. Насос повредился? А его в АСТ нет! Разрушился корпус реактора? А их будет два — второй страховочный.

Поэтому ввиду их полной безопасности АСТ можно будет разместить непосредственно в жилых кварталах, в 2—3 километрах от границы жилого массива. И не последний вопрос — себестоимость. АСТ окупятся за 5—6 лет... Но, может быть, дело тут не только в цене. Котельные, работающие на угле и нефти, дают газовые выбросы, загрязняющие атмосферу городов. Кроме того, АСТ разгрузят транспорт от тяжкого бремени перевозок органического топлива... Небольшие «атомные» котельные могут использоваться для снабжения теплом агропромышленных комплексов, жилья и производства в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока. Станцию можно разобрать на блоки, самые тяжелые из которых весят 20 тонн, и доставить в любой уголок страны.

Со временем появится у атома и новая работа. Академик А. Александров, говоря о будущем атомной энергетики, подчеркивал, что атом проникнет в металлургию, химическую промышленность и другие отрасли.

Реактор с тепловой мощностью 1 миллион киловатт способен обеспечить необходимым теплом два химических комбината, выпускающих в год по миллиону тонн аммиака. Или два металлургических завода, производящих более двух миллионов тонн стали. Только вот беда — до сих пор реакторы АЭС работали при температурах 200—300 градусов, а для плавки металлов необходимы температуры выше раз в пять.

Советские ученые и инженеры приступили к разработке подобных, невиданных прежде АЭС. Называться они будут ВТГР — высокотемпературные, газоохлаждаемые реакторы. Вместо воды (она кипит при сотнях градусов) в этих устройствах будет использоваться газ, который удастся нагреть на выходе почти до тысячи градусов. Огненное дыхание позволит получить не только необходимое для промышленности тепло, но и применить на производстве более совершенные технологические процессы. Скажем, в металлургии получать железо прямым восстановлением, отказавшись от доменных печей. С помощью ВТГР можно с успехом извлекать из воды водород, который (водородная энергетика!) без ущерба для окружающей среды заменит традиционные виды топлива на транспорте, в промышленности, в быту.

А если взять такую старую проблему, как газификация угля, то трудами этих новейших реакторов превращение угля в жидкость или газ под действием высоких температур можно будет проводить прямо в шахтах, под землей. А затем уже подавать готовое топливо наверх. Ясно, при этом опасность загрязнения воздуха, земли и воды станет намного меньше.

Конечно, создание атомных установок подобного типа — задача чрезвычайно сложная. Но такая работа а СССР уже начата. Ближайшие планы — разработка опытно-промышленной атомной энерготехнологической станции с реактором тепловой мощности в 1 миллион киловатт.

Но атомная энергия — это не только цепные реакции деления тяжелых атомных ядер. Есть и другая возможность — термоядерный синтез.

Пока он был реализован в неуправляемом виде в термоядерных (водородных) бомбах. Но, видимо, в обозримом будущем ученые добьются и управляемых процессов. Однако может возникнуть естественный вопрос: атомная энергетика уже имеет такие прекрасные перспективы — нужен ли еще и термояд? Да, нужен! Темпы потребления энергии на планете стремительно растут. В начале века потребление энергии в мире удваивалось приблизительно за 50 лет, в середине нашего века это удвоение происходило уже за 30 лет, а теперь — за 15—20 лет! Так что и термоядерной энергии скоро может найтись большое дело.

Следует подчеркнуть, что термоядерный синтез оказался для человека крепким орешком. На первой Женевской конференции по использованию атомной энергии (1959 год) известный индийский физик X. Баба обещал — проблема будет решена через 20 лет.

Сроки прошли, однако предсказание не сбылось. Уж очень трудную задачу (сейчас эта проблема физики номер один) взвалили на свои плечи ученые и инженеры. Ведь надо здесь, на Земле, создать условия, реализующиеся лишь на далеких звездах.