Как говорит народная мудрость: «Назвался груздем – полезай в кузов»! В прошлом выпуске я посмел упомянуть про управляемый термоядерный синтез, он же – УТС. После такого теперь я просто обязан на вас жениться хотя бы на пальцах объяснить, что же это такое. Даже если это займет весь объем этого, а может и следующего выпусков, поверьте – оно того стоит!
Сегодня возможности энергогенерации, практически, достигли своего технологического предела. Суммарная мощность, генерируемая существующими на земле атомными станциями, ТЭС, ГЭС и новомодными гелео- и ветроисточниками вместе взятыми едва достигает 3 тераватт электроэнергии при потребности в 10 тераватт. Можно, конечно, удовлетворить сложившийся дефицит, построив еще три раза по столько же от числа уже существующих генераторов. Допустим, уйдет на это «каких-то» лет 30. При нынешних темпах технического прогресса, за эти 30 лет потребность легко может вырасти еще раза в два, а то и больше. При таком подходе, похоже, «игра в догоняшки» не закончится никогда, а если вспомнить про углеродную войну, объявленную энергетикам защитниками климата, можно констатировать – экстенсивный путь развития энергетики – путь тупиковый. Давно назрела необходимость нового – интенсивного способа увеличения генерации.
Для начала нужно понять, что источников энергии, доступных сегодня человечеству – десятки, если не сотни – начиная от радиоактивного урана и заканчивая дровами и кизяком. А вот первопричин, благодаря которым сформировались все эти источники – всего три. Да, да – так немного. И это: Солнце (а в более общем смысле — звезды), Гравитация и Внутренняя энергия вещества.
Давайте с этим разбираться.
Итак, за все виды топлива, энергия из которых извлекается посредством окислительно – восстановительных химических реакций, таких как, например, хорошо известная нам реакция горения, мы должны быть благодарны Солнцу. На протяжении ряда выпусков мы подробно разбирали механизм возникновения углеводородного топлива, первым шагом которого является фотосинтез – результат прямого воздействия солнечных лучей на земную и водную флору и даже на некоторых представителей фауны. В добавок к этому, посредством фотоэлектрического эффекта возможна прямая генерация электроэнергии из солнечного света – я говорю о столь популярной ныне солнечной энергетике. Не менее популярная ветроэнергетика также обязана Солнцу – вся атмосферная активность, включая движение воздушных масс или просто – ветер, является следствием неравномерного нагрева Солнцем разных частей земной поверхности. Справедливости ради важно не обойти вниманием и такие энергетические атмосферные явления как молнии, полярное сияние и их многочисленные разновидности. Мы не берем их в расчет только потому, что человек пока не научился использовать их себе во благо. Однако, своей природой они также обязаны Солнцу, ну и немножечко, если говорить о полярном сиянии – магнитному полю Земли.
Теперь Гравитация. Гравитация – это гидро-, приливная и, отчасти геотермальная энергетика. Думаю, дополнительные комментарии здесь излишни.
Ну и наконец – Внутренняя энергия вещества – героиня нашего сегодняшнего рассказа. В отличие от первых двух, вызванных наиболее привычными для нас фундаментальными физическими взаимодействиями – электромагнитным и гравитационным, эта энергия порождается взаимодействиями, которые человек не ощущает в своем повседневном опыте – сильным и слабым ядерными.
О гигантской энергии, сосредоточенной внутри вещества говорит, пожалуй, самая знаменитая физическая формула, выведенная великим Эйнштейном:
E=mc2
Путем несложных вычислений можно прийти к выводу, что в одном грамме вещества сосредоточена энергия, эквивалентная 89,9 тераджоулей, или 25 миллионов киловатт-часов или, 21,5 миллиардов килокалорий, или 21,5 килотонн в тротиловом эквиваленте.
К сожалению (а может наоборот – к счастью), выделить из этого грамма все это гигантское количество энергии до последней капли можно единственным способом – соединив вещество с таким же количеством антивещества. А вот с этим – проблема. Считается, что практически вся антиматерия, существовавшая во вселенной на момент ее возникновения, аннигилировала с «нормальной» материей в момент Большого взрыва. Получение антиматерии искусственным путем возможно только в условиях физических лабораторий и в очень ограниченных количествах. Процесс это невероятно сложный и затратный. Посему до аннигиляционных генераторов энергии человечеству пока ох, как далеко.
Еще немного цифр. Если принять выделяющуюся в процессе горения водорода в кислороде энергию за единицу, то энергия, выделяющаяся при распаде ядра урана-235 больше первой в 5,85 миллиона раз, энергия термоядерного синтеза в 4,14 раз больше ядерной, а энергия аннигиляции материи и антиматерии в 264 раза больше термоядерной.
Для пущей наглядности рекомендую интересную визуализацию, позволяющую оценить прогресс в развитии «военной ветки» ядерной энергетики. Еле заметный «грибок» в нижнем левом углу — один из двух, уничтоживших японские Хиросиму и Нагасаки и унесших жизни около 200 тысяч человек. Самый правый «гриб» — результат испытаний советской термоядерной «Царь-бомбы». Разница между двумя событиями — чуть более 16 лет…
Логично предположить, что следующим шагом на пути удовлетворения энергетического голода будет освоение УТС. Об этом и поговорим. Но уже в следующий раз.
В заключении – традиционный дайджест некоторых событий и публикаций, имевших место за прошедшую неделю:
- Глава наблюдательного совета НСПК Ольга Скоробогатова о цифровых валютах, экосистемах и биометрии.
- Сечин предупредил о росте цен на энергию из-за введения углеродных налогов.
- 2% состояния Илона Маска могут решить проблему голода в мире.
- Инфляция в США разгоняет цены в России.
- Мир и Роснефть в поисках баланса между традиционной и возобновляемой энергетикой.
- Доходные игры. Каждую неделю на крипторынке появляются десятки новых валют.
Ну и соцсетевое:
- Каким будет будущее онлайн-приватности.
- Видео-расследование об алгоритмах соцсетей пока в двух частях: первой и второй.
- Bloomberg: «Нет такого понятия, как безопасная энергия».
- Хранение ненужных фотографий и e-мэйлов наносит такой же вред экологии, как и авиаперелеты.
- Вызовы энергоперехода для российской экономики.
- ООН: текущие обязательства по климату недостаточны для борьбы с потеплением, но и они реализуются с переменным успехом.
- Состояние российских миллиардеров выросло на $65 млрд с начала года.
- Мир под водой: ученые смоделировали последствия климатических изменений.