Спасение утопающих. Немного о грибах… Ядерных.

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:

  1. Глава наблюдательного совета НСПК Ольга Скоробогатова о цифровых валютах, экосистемах и биометрии.
  2. Сечин предупредил о росте цен на энергию из-за введения углеродных налогов.
  3. 2% состояния Илона Маска могут решить проблему голода в мире.
  4. Инфляция в США разгоняет цены в России.
  5. Мир и Роснефть в поисках баланса между традиционной и возобновляемой энергетикой.
  6. Доходные игры. Каждую неделю на крипторынке появляются десятки новых валют.

Ну и соцсетевое:

  1. Каким будет будущее онлайн-приватности.
  2. Видео-расследование об алгоритмах соцсетей пока в двух частях: первой и второй.
  3. Bloomberg: «Нет такого понятия, как безопасная энергия».
  4. Хранение ненужных фотографий и e-мэйлов наносит такой же вред экологии, как и авиаперелеты.
  5. Вызовы энергоперехода для российской экономики.
  6. ООН: текущие обязательства по климату недостаточны для борьбы с потеплением, но и они реализуются с переменным успехом.
  7. Состояние российских миллиардеров выросло на $65 млрд с начала года.
  8. Мир под водой: ученые смоделировали последствия климатических изменений.

Спасение утопающих. Куда ни кинь – всюду клин.

Наконец-то пришло время попытать свои силы в самой что ни на есть взрослой футурологии с большой буквы «Ф». Почему взрослой? Да потому, что мы не будем уподобляться современным столпам – прорицателям таким,например, как Илон Маск или Юваль Ной Харари, горизонт пророчеств которых ограничен, максимум, возможностью увеличения когнитивных способностей среднего человека путем вживления в его мозг умного чипа или записи содержимого этого самого мозга на внешний носитель информации. Для чего? А не все ли равно? Короче, уровень прогноза – восьмой класс средней школы, не более…

С другой стороны, постараемся не уподобляться и чемпиону по безбашенности предсказаний будущего человечества (на мой субъективный взгляд, конечно) — физику – философу Дэвиду Дойчу, который без всякого стеснения приглашает заглянуть ни много ни мало на несколько миллиардов лет вперед от дня сегодняшнего. При этом Дойч умудряется давать советы тамошним людям (а людям ли?) по поводу переселения из нашей коллапсирующей к тому времени вселенной во вселенные параллельные. Покруче, конечно, Маска с его марсианскими колониями и гиперлупом, но как-то тоже совсем не айс…

Наша временнАя ниша – где-то посредине, то есть ближайшие 100 – 150 лет и масштаб – не отдельно взятый человек или группа единомышленников, а та часть человечества, у которой на тот момент хватит ума не уничтожить друг друга (смотри, например здесь).

Итак, берусь предсказать, что сказочный сон экофутуристов, в котором, начиная с середины нынешнего века, мир ждет согласие и благополучие, согреваемое исключительно зеленой энергетикой, не сбудется. Доказано, что пресловутый углеродный след, оставляемый «чистыми» источниками энергии в процессе из производства и последующей утилизации, в разы превосходит углеродный след, оставляемый источниками традиционными. К тому же «тепловой след», о котором мы говорили на протяжении нескольких последних постов, но почему-то молчат экоактивисты, от тех и других, примерно одинаков. Более того, здесь мы говорили об инфракрасном излучении, которое хуже других покидает поверхность планеты из-за наличия в атмосфере так называемых «окон непрозрачности». Так вот, поглощение излучения в данном диапазоне обусловлено парами воды (а совсем не углекислым газом, метаном и т. д.). Получается, что водородная энергетика, единственным отходом которого является вода, только усугубляет ситуацию с «теплоотводом» ИК-излучения от поверхности земли. Отсюда можно сделать прогноз, что замена углеводородного горючего на чистый водород не решит проблему, а возможно, даже усугубит ее (вопреки наивным ожиданиям как этом и этом случаях). Замена водородом автомобильного, максимум – авиационного топлива – еще куда ни шло, но перевод на водород львиной доли тепловой и электрической генерации – та еще авантюра…

Как же так? Получается: куда ни кинь – всюду клин. Так уж устроена природа, и я уже неоднократно говорил об этом – планета будет нагреваться хотим мы того или нет. Может ли человек остановить этот процесс? Нет. Может ли человек замедлить его? Да.

Как это сделать? Анонсирую идею, детали которой раскрою в следующем посте. В течение ближайших десятилетий человеческая мысль, как научная, так и инженерная, сможет поставить на службу людям управляемый термоядерный синтез, непосредственным продуктом которого будет электроэнергия и тепло. А продуктами «более глубокой степени переработки» термоядерного синтеза могут быть… лед и нефть!

Как и для чего – в следующий раз.

В заключении – традиционный дайджест некоторых событий и публикаций, имевших место за прошедшую неделю:

  1. Парниковый эффект: для чего он нужен и как влияет на изменение климата.
  2. Ядерный микрореактор Radiant – портативный дешевый источник энергии.
  3. Двойная проблема: почему миру угрожает инфляция и что это значит для России.
  4. Россияне перестали справляться с долгами: нецелевых кредитов стали брать меньше.
  5. Bloomberg показал крупнейшую майнинг-ферму в России. Ага! А я говорил, помните!
  6. Мировая экономика созрела для нового кризиса.

Есть ряд информационных ресурсов, достоверность информации из которых (в отличие от информации, публикуемой официальными СМИ) подтвердить очень трудно. Однако, данные или просто мысли авторов, тем или иным образом перекликающиеся с темой моей рубрики, представляются мне довольно интересными, несмотря на то, что с некоторыми из них я порой категорически не согласен. Начиная с сегодняшнего дня, я буду публиковать ссылки на такие посты (в основном они – из Telegram, реже – из других соцсетей). Честно признаюсь, что не уверен, что вы сможете получить доступ к указанным материалам, если у вас не установлены соответствующие приложения (тот же Telegram или Twitter) – каюсь, просто не тестировал. Буду признателен, если кто-то напишет в комментариях – работают ссылки в обычных браузерах или нет.

Итак:

  1. В Канаде майнингом биткоинов планируют обогревать зимой целый город.
  2. МИД России: дедолларизация будет продолжена.
  3. Углеродные выбросы — не враг «зеленой экономики», а ее союзник.
  4. В сентябре инфляция ускорилась до 7,4% после 6,7% в августе.
  5. Стоимость 100 самых дорогих брендов мира достигла $2,3 трлн.
  6. Как «месть старой экономики» сказывается на сегодняшних рынках.
  7. Почему нейронаука зашла в тупик.