-----------------------------------------------------------------------
   "Искатель", 1966, N 5. Пер. - Р.Фесенко.
   OCR & spellcheck by HarryFan
   -----------------------------------------------------------------------



   ОТ РЕДАКЦИИ

   Нижеследующая  статья  из   ежегодника   Института   по   использованию
источников энергии за 4995 год публикуется для ознакомления широких кругов
читателей с новыми данными, важными в настоящий момент в связи  с  угрозой
истощения запасов урана и тория в горнорудной системе Земля - Луна.


   ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

   В связи с недавним  открытием  угля  (черные  окаменевшие  растительные
остатки) во многих районах  Земли  возникают  интересные  возможности  для
получения энергии  от  реакции  деления.  В  некоторых  местах,  где  были
обнаружены   месторождения   угля,   имеются   несомненные   признаки   их
эксплуатации  доисторическим  человеком.  По   всей   вероятности,   уголь
использовался в те времена лишь для женских украшений и окраски  лица  при
различных племенных церемониях.
   Энергетические  возможности  угля  зависят  от  его  способности  легко
окисляться  -  при  этом  достигается  высокая  температура  и  выделяется
энергия, равная примерно 0,0000001 мегаваттдням/грамма. Это,  конечно,  не
высокий энергетический показатель, но при добыче угля в больших  масштабах
этот недостаток будет компенсирован.
   Главное преимущество угля - это то, что его критическая  масса  намного
меньше, чем у любого ядерного  горючего.  Известно,  что  атомные  станции
неэкономичны при мощностях меньше 50 мегаватт; угольные же  станции  могут
быть эффективно использованы в районах с малым потреблением энергии.


   РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ УГОЛЬНОГО РЕАКТОРА

   Труднее всего  оказалось  получить  свободную,  но  управляемую  подачу
кислорода к топливным элементам. Кинетика реакции уголь - кислород намного
сложнее кинетики деления атомного ядра и до сих пор не раскрыта.  Получено
дифференциальное  уравнение,  аппроксимирующее  процесс  протекания   этой
реакции, но его решение пригодно только для простейших случаев.
   Реакционный сосуд предлагается выполнить  в  виде  двух  концентрически
встроенных цилиндров. Внешний цилиндр должен быть выполнен с  перфорациями
для выхода продуктов сгорания. Перфорации внутреннего цилиндра служат  для
подачи кислорода к топливным  элементам,  расположенным  между  внешним  и
внутренним цилиндрами.


   ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

   По всей вероятности, топливные элементы для  угольных  реакторов  будет
легче производить, чем для  ядерных.  Элементы  из  угля  не  требуется  и
нецелесообразно  покрывать  оболочкой,  поскольку  это  препятствовало  бы
проникновению кислорода. Расчеты решеток различной конфигурации  показали,
что будет  наилучшей  в  эксплуатации  самая  простая  решетка  с  плотной
упаковкой  из  разных  сфер.  В  настоящее  время  проводятся  расчеты  на
вычислительных  машинах  по  определению  оптимального  размера   сфер   и
возможных допусков.
   Уголь мягок и легко обрабатывается, так что производство угольных  сфер
не представит большого труда.


   ОКИСЛИТЕЛЬ

   Чистый кислород, безусловно, является  идеальным  окислителем,  но  его
использование потребует больших затрат. Предлагается применять в  угольных
реакторах просто воздух. Однако воздух содержит 78 процентов азота, и даже
небольшая  доля  этого  газа  в  соединении  с  углеродом  угля   образует
высокотоксичный газ цианоген, очень вредный  для  здоровья  человека  (см.
ниже).


   ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЕ

   Для получения реакции требуется довольно высокая температура  (примерно
530 градусов). Такой температуры  легче  всего  достичь,  пропустив  между
внешним и внутренним цилиндрами электрический  ток  (торцевые  крышки  при
этом должны быть выполнены из изоляционной керамики). Для пропускания тока
в несколько ампер при напряжении примерно в 30  вольт  потребуются  мощные
аккумуляторные  батареи,  а  это  значительно  повысит   стоимость   всего
агрегата.
   Скорость протекания реакции регулируется подачей кислорода. Этот  метод
так же прост, как и метод использования регулирующих  стержней  в  обычных
атомных реакторах.


   КОРРОЗИЯ

   Стены  угольного  реактора  должны  выдерживать   высокие   температуры
(превышающие намного 500 градусов) в среде, состоящей из кислорода, азота,
окиси и двуокиси углерода, с  примесью  двуокиси  серы  и  других  еще  не
установленных нами компонентов. Таким тяжелым условиям могут противостоять
лишь немногие металлы и материалы  из  металлокерамики.  Ниобий  с  тонким
никелевым покрытием может оказаться  приемлемым,  однако  вероятнее  всего
применение чистого  никеля.  Из  керамики  наиболее  подходящим,  пожалуй,
окажется сплав окиси тория.


   ОПАСНОСТЬ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ

   Главная опасность для здоровья человека связана с  удалением  продуктов
сгорания. В них содержится не только окись углерода и двуокись  серы  (оба
химических продукта высокотоксичны), но и большое количество канцерогенных
компонентов, как-то: цинатрин и др. Выпуск в атмосферу продуктов  сгорания
исключается, так  как  при  этом  допустимая  доза  в  радиусе  нескольких
километров от реактора будет превышена.
   Следовательно, газовые отходы  необходимо  собирать  в  соответствующие
контейнеры, которые следует подвергать затем  химическому  обезвреживанию.
Рационально смешивать газовые отходы с  водородом  для  заполнения  особых
шаров огромных размеров и выпускать их в воздушное пространство.
   Твердые отходы придется удалять часто, по-видимому, не реже одного раза
в сутки. Использование обычного оборудования с  дистанционным  управлением
сведет к минимуму опасность для здоровья, связанную с  операцией  удаления
отходов. Твердые отходы предполагается вывозить в море и затапливать.
   Существует опасность, и весьма маловероятная, что  реактор  расплавится
при выходе из-под контроля системы подачи  кислорода,  и  тогда  выделится
значительное количество ядовитых газов.  Это  один  из  серьезных  доводов
против строительства угольных станций и за  атомные,  полная  безопасность
которых подтверждена их эксплуатацией в течение нескольких тысяч  лет.  По
всей вероятности, потребуется  еще  несколько  десятков  лет  на  создание
достаточно надежной системы регулирования угольных реакторов.

Популярность: 10, Last-modified: Sun, 04 Mar 2001 20:41:35 GMT