Возвращение чародея - Владимир Келлер

Но не праздный ли это вопрос? Ясно, что 0,2 квт на человека лучше, чем 0,1 квт, а 1 квт лучше двух десятых. Могут ответить в том смысле, что предела человеческому аппетиту на энергию установить нельзя и сколько бы электростанций на Земле ни настроили, всегда будут стараться построить еще.

В действительности есть предел для повышения общей мощности электростанций. Мы его назовем, чтобы показать, как он далек от того, что сейчас имеется на планете, как много еще надо трудиться будущим поколениям, чтобы приблизиться к нему. Впрочем, может быть, люди и не будут стремиться его достигнуть?

Больше всего электроэнергии в недалеком будущем будут вырабатывать так называемые термоядерные электростанции, подробнее о которых мы скажем чуть позже. Но для того чтобы эти электростанции работали, необходимо осуществлять термоядерные реакции, а они всегда сопровождаются выделением в атмосферу или в почву больших количеств тепла.

Академик Н. Н. Семенов, специально интересовавшийся этим вопросом, пришел к выводу, что, когда выделяющееся от термоядерных котлов тепло составит 10 % от всей солнечной энергии, падающей на Землю, средняя температура на Земле повысится, по-видимому, на 7 градусов. Это, вероятно, вызовет бурное таяние снегов Арктики и Антарктики, может грозить всемирным потопом и другими неприятными последствиями. Поэтому, считает Н. Н. Семенов, вряд ли добыча термоядерной энергии будет превышать 5 % от солнечной энергии.

Но даже и в этом случае электроэнергии можно получить в 12 500 раз больше, чем теперь. Если так и сделают, то на одного человека при сегодняшней численности населения Земли придется не по 0,1 квт, а по 1250 квт. Даже если население резко увеличится, и тогда не будет оснований обижаться на энергетиков: при десятикратном увеличении численности людей на душу населения придется 125 квт. Куда уж богаче!

Но это далекий-далекий предел, к которому, повторяем, люди, возможно, не будут и стремиться. Как, однако, они собираются просто улучшать сегодняшнее положение, за счет чего думают извлекать столь нужные им киловатт-часы?

Термоядерные электростанции — это дело будущего, хотя бы и не столь далекого. Есть и другие способы добывать электроэнергию; да и в будущем рядом с термоядерными электростанциями, несомненно, будут действовать другие, основанные на иных источниках энергии.

Исторически не так еще давно всего три стихии — огонь, ветер и вода — были чуть ли не единственными известными человеку источниками энергии. Теперь их гораздо больше.

Среди важнейших современных источников — реки и многочисленные топлива, ископаемые и неископаемые: уголь, нефть, природный горючий газ, горючий сланец, торф, дрова. Делаются попытки запрячь в колесницу человеческого прогресса «новые» стихии: солнечное излучение, приливы океанов, внутреннее тепло Земли. Работает и ветер. Применяется пока что и мускульная энергия человека и его домашнего скота — источник, некогда игравший основную роль в преобразовании природы. Можно назвать и другие источники…

Лет тридцать назад разным видам энергии любили давать названия «цветных углей»: энергия водопадов — «белый уголь», ветра — «голубой уголь» и т. д. Потом почти перестали — много условного. А зря! Условности, конечно, есть, но есть и определенные удобства. Цвета «углей» напоминают их происхождение. «Голубой» — вызывает в памяти образ неба, «красный» — цвет огнедышащего вулкана, «желтый» — солнца, «перламутровый» — переливы пролитой нефти или керосина и т. д. Похоже по существу и поэтично.

Давайте же восстановим образы! Где не было «угля» и цвета, придумаем название. Атомную энергию (расщепляющие материалы) назовем «оранжевым углем» — напоминает цвет урана. Водородно-ядерному горючему (дейтерий, тритий) название придумать трудно, потому что горючее физически не имеет цвета. Что ж, его можно назвать «бесцветным углем».

Не будем отождествлять с цветами спектра мускульную энергию. Как к элементу жизни, к ней неуместно применение терминов неживого. К тому же это отмирающий источник промышленной энергии, он скоро полностью исчезнет.

Еще ряд общих замечаний, и мы рассмотрим основные количественные и качественные характеристики «цветных углей».

При всем своем многообразии известные нам источники энергии могут быть разбиты на четыре группы: вызванные солнечным теплом и светом (все виды топлива, кроме ядерного, солнечная радиация, ветер, реки, тепло морей и океанов, мускульная энергия); вызванные вращением Земли и лунным притяжением (приливы и отливы); вызванные известными нам ядерными перестройками (атомная и термоядерная энергия); последняя группа — внутреннее тепло Земли.

С другой стороны, есть «угли» невосполняющиеся, ограниченные в своих запасах, и есть восполняющиеся ежегодно, то есть в известном смысле неограниченные (они ограничены лишь ежегодной нормой расхода: нельзя, например, сжечь больше дров, чем это позволяют природные ресурсы). Невосполняющиеся — это ископаемое топливо, включая сырье для атомных электростанций (расщепляющиеся материалы) — уран и торий. Восполняющиеся, условно неограниченные — все остальные.

Вообще говоря, к ограниченным источникам относится и сырье для будущих термоядерных электростанций. Однако энергии в них запасено так много, что мы их будем считать неограниченными источниками, поставим в один ряд с источником солнечной энергии.

Люди привыкли иметь дело с ограниченными источниками энергии (хотя и считали их неограниченными). Но, не говоря уж о том, что сжигать их — пережиток (все равно что сжигать ассигнации, деньги, как выразился Д. И. Менделеев), их просто мало: хватит на несколько столетий.

Ученые, инженеры направляют теперь свои усилия на то, чтобы поскорее научиться извлекать энергию из тех неограниченных источников, из которых или еще не умеют ее извлекать, или делают это плохо. Пора кончать с расточительными привычками предков, пора установить с природой связь не одностороннюю — на истощение одного партнера, а двустороннюю, основанную на взаимности; природа обеспечивает людей источниками энергии, люди делают все от них зависящее, чтобы отданное природой возвращалось к ней обильным и доброкачественным.

— Человек тоже тело природы, — говорил один учитель. — Берегите природу, если себя сберечь хотите. Одно взяли, другое отдайте. Греетесь ее угольком — деревцо посадить не забудьте.

Какими запасами энергии располагает все человечество? Каждый год на это отвечают чуточку иначе: находят новые источники, уточняют и исправляют данные по старым… Перелистаем различные — не только наши, но и зарубежные — журналы, газеты, справочники и энциклопедии последних лет, включая год выпуска настоящей книги (1970). Выпишем то, что говорится в них о мировых запасах топлив. Отбросим сомнительные данные, прикинем на глазок, где современных данных нет, но известно, какую долю в общем энергетическом балансе, в общих мировых запасах составляло интересующее нас топливо несколько лет назад. В конце концов мы получим приблизительный ответ на вопрос, который задавали.

Разберем полученное.

Посмотрим сперва, как обстоит дело с невосполняющимися, ограниченными источниками энергии.

В таблице собраны последние результаты поисков источников энергии, прячущихся в земле. Разведанные запасы переведены по общей емкости энергии в квт-ч. В предпоследней графе указано, сколько энергии в среднем находится в килограмме топлива: эта величина, характеризующая объемную плотность энергии, называется еще теплотворной способностью и по традиции выражается в килокалориях. В последней графе — максимально достигаемая теперь (во всяком случае, в массовых масштабах) доля всей энергии, которую удается превратить в электричество.

Как видно, самым богатым источником энергии среди ископаемых топлив являются расщепляющиеся материалы. Считают, что одного из этих материалов — активного урана (урана-235) — 2 миллиона тонн, а другого — тория — 2,74 миллиона тонн. Всего получается 4,74 миллиона тонн.

В 1 килограмме урана содержится, как известно, 8·1013 дж, или 18,9 миллиарда ккал, или 22 миллиона квт-ч энергии (в 2,7 миллиона раз больше, чем в 1 килограмме угля). Это дает общую энергоемкость запасов расщепляющихся материалов 1017 квт-ч.

К. п. д. атомных электростанций невелик, и мы его принимаем равным 17 %.

Запасов каменного угля на Земле примерно 10 тысяч миллиардов тонн. Считая среднюю теплотворную способность угля 7000 ккал/кг, что соответствует 8,1 квт-ч, делаем отсюда вывод, что всего в земле, в не извлеченных пока еще на-гора угольных массивах, затаено для человека 81 миллион миллиардов квт-ч энергии.