Виталий Севастьянов - Загадки звездных островов. Книга 2 (сборник)

Открытие мантийного гелия с высоким содержанием легкого изотопа имеет большое практическое значение. Исследователи земных недр получили своего рода природный рентгеновский аппарат: восходящие потоки мантийного и радиогенного гелия как бы просвечивают земную кору, обнажая места ее разрывов. Глубинные разломы, молодые породы, выброшенные на поверхность планеты подземными катаклизмами, тонкое океаническое дно можно четко фиксировать по резкому повышению содержания легкого изотопа в гелии. "Метка" в виде легкого гелия укажет кратчайший путь к подземным "котельным" Плутона.

В последнее время внутреннее тепло Земли все чаще упоминается в ряду возобновляемых источников энергии. Его преимущества очевидны: запасы огромны, и, что немаловажно, энергия может генерироваться беспрерывно.

На Камчатке с 1967 года работает первая в стране Паужетская геотермальная электростанция мощностью в десять тысяч киловатт. Более 200 источников, выходов горячего пара и перегретой воды обнаружено па полуострове. Самое последнее открытие сделано на Мутновском месторождении в 70 километрах от Петропавловска-Камчатского. Разведка показала, что температура получаемой пароводяной смеси достигает 270 °C под давлением в 25 атмосфер. В скором времени здесь начнется строительство электростанции суммарной мощностью в полмиллиона киловатт и крупного тепличного комбината.

Есть геотермальные установки и в других странах, например, во Франции, в Италии, Мексике, США, Новой Зеландии… В Индонезии построена первая в стране геотермальная станция в Камайанге, турбины которой работают на энергии огнедышащих вулканов. Мощность первой очереди составляет тридцать тысяч киловатт. Она обеспечивает электроэнергией сотни деревень на Западной Яве.

Правда, на земном шаре не так уж много мест, где подземное тепло в виде горячей воды или пара расположено так близко от поверхности, как, скажем, на Камчатке. Но так называемые петротермальные источники, связанные с теплотой сухих горных пород, существуют повсеместно. Современные проекты использования подземного тепла основываются па том, что в любом месте земной коры на глубине 10–15 километров достигается температура в несколько сот градусов, достаточная для получения пара и генерирования электроэнергии с хорошим коэффициентом полезного действия. Освоение таких источников пока вызывает большие трудности. Одна из них связана с малой плотностью потока подземной энергии (примерно 0,06— 0,4 ватта на квадратный метр). Как известно, теплопроводность горных пород очень мала, и тепло к нагреваемой воде необходимо собирать с больших площадей. Для этого предлагают в толще земли взрывать мощные заряды, чтобы создать либо большую каверну, либо значительное количество глубоко проникающих трещин.

Чтобы подойти вплотную к инженерной разработке такого проекта, предстоит решить еще много проблем — научных, технических, экологических. Необходима и более подробная геологическая информация, получить которую во многом поможет мантийный гелий. Реализация проекта при современном уровне техники будет стоить довольно дорого. Но как сказал в 1964 году известный индийский ученый Гоми Баба, "никакой вид энергии не обходится так дорого, как ее недостаток". Эти слова приобрели еще большую актуальность в наши дни. Ввиду важности проблемы и преимуществ геотермального метода ученые разных стран всесторонне изучают это направление.

А пока тепловая энергия земных недр рентабельна только в районах так называемых геотермальных аномалий (областей, где подземное тепло залегает близко от поверхности Земли), К таким местам в нашей стране относятся Камчатка, Ставрополье, Прикарпатские области Украины, Закавказье…

В Нефтекумском районе Ставропольского края близ поселка Каясула сооружается опытная геотермальная станция. Эта стройка, по существу, научный полигон, где производится поиск конструкций геотермальных станций будущего. Правда, аномалия в Ставрополье не такая сильная, как на Камчатке. Поэтому бурить скважины, по которым пар из глубин будет поступать на поверхность к турбинам электростанции и возвращаться в виде сконденсированной воды обратно в недра, приходится на глубину свыше 4 километров.

Электростанция возле поселка Каясула с пуском первой очереди в год будет давать десять тысяч киловатт-часов электроэнергии. Успех испытаний откроет перспективу вдесятеро более мощной станции. Но и это не предел: специалисты уже рассчитывают параметры геотермальной станции мощностью в миллион киловатт. Она позволит экономить в год до двух миллионов тонн условного топлива.

Инженер Гарин, герой фантастического романа А. Толстого "Гиперболоид инженера Гарина", хотел с помощью теплового луча пробурить скважину до оливинового пояса. Он был во власти навязчивой идеи: получить из расплавленных недр оливинового пояса золото, чтобы править миром. Конечно, представления и терминология автора (а роман был написан в 1926–1927 годах) отличаются от современных. Под оливиновым поясом Алексей Николаевич, по-видимому, имел в виду верхний слой земной мантии (слой В), а точнее область пониженных скоростей в этом слое — астеносферу. Вещество астеносферы, по мнению ученых, действительно находится в состоянии, близком к расплавленному. Истоки вулканов, очаги горячей магмы лежат как раз в астеносфере.

В наше время фантастическая идея пробиться к мантийной магме Земли приобрела иное содержание: в глубь Земли — за энергией. В некоторых местах магма находится на глубине "всего лишь" четырех-пяти километров. (Петр Гарин в романе Толстого очень рассчитывал на это обстоятельство.) Большую помощь ученым в поиске магмы близкого залегания и выходов ее на поверхность оказывает мантийный гелий. Между прочим, он уже нашел применение для предсказания землетрясений, извержений вулканов, для разведки полезных ископаемых.

Преимущество магмы для получения энергии по сравнению с теплом сухих горных пород состоит в том, что она находится в постоянном движении и поэтому будет обеспечивать непрерывный подвод тепла к теплообменнику. Кроме того, высокая температура магмы (около 1000 °C) дает возможность генерировать энергию с большим коэффициентом полезного действия. Безусловно, до создания первой "магменной" электростанции пройдет еще немало времени, но эта идея из научно-фантастической уже переведена в научно-исследовательский ранг.

Прирученная человеком энергия подземного тепла, ветра, морских и океанских приливов, рек все-таки не станет равноценной заменой горючим ископаемым. Конечно, это весомая прибавка в энергетическую копилку человечества, но и она в конечном счете не спасет мир от энергетической катастрофы в будущем. Она только сможет отсрочить ее.