Машина-двигатель От водяного колеса до атомного двигателя, стр. 50

загрузка...

Предлагается много разных проектов, но ни один из них еще не кажется вполне осуществимым.

Так, например, есть предложение построить атомную ракету с реактором. Это значит, что в ракете будет сооружен атомный котел. Здесь будет выделяться большое количество тепла. Но откуда возьмется газ, который должен с большой скоростью вытекать из реактивного сопла? С этой целью предлагается запастись сжатым газом или водой. Вода занимает меньше места, а водяной пар, нагретый до очень высоких температур, ничем не отличается от газа. Он будет вытекать из сопла с большой скоростью.

Машина-двигатель<br />От водяного колеса до атомного двигателя - i_091.jpg

Космический атомный корабль будущего.

Однако в этом проекте есть много недостатков: во-первых, всё равно необходимо запасаться газом или водой. Правда, не надо брать окислитель, но зато вес атомного реактора и защиты к нему не так уж мал.

Во-вторых, — и это самое главное — ведь в камере реактивного двигателя газ должен быть нагрет до возможно более высокой температуры. А материалы атомных реакторов не позволяют очень высоких нагревов. Кроме того, и время на передачу тепла от реактора к газам отводится очень малое, — значит, температура газовой струи перед соплом будет низкая и термодинамический коэффициент полезного действия такого двигателя будет тоже низким.

Есть и такое предложение.

В обычной ракете с химическим топливом удается уже тетерь получать температуру сгорания порядка 3000 °C. Стенки камер таких ракет специальным образом охлаждаются и выдерживают подобный режим работы двигателя. Используя атомное горючее, предлагается подавать в камеру сгорания обогащенный уран, например в виде порошка, вместе с рабочим телом. В камере начнется цепная реакция, быстро нагревающая содержимое до температур порядка 4000–5000 градусов.

Если бы удалось практически организовать так работу атомного ракетного двигателя, вероятно, это было бы более правильным решением, чем предыдущее.

А вот если бы удалось, наконец, овладеть термоядерной реакцией, удалось научиться управлять ею, получать нужную температуру и скорость этой реакции, — вот тогда вопрос с двигателем для межпланетных кораблей был бы окончательно решен. Было бы, наконец, найдено необходимое «концентрированное» топливо. Ведь эта реакция будет совершаться при большой температуре прямо в камере сгорания, а не в реакторе. Здесь также не потребуется специальных окислителей. В качестве «горючего» будет использован газ, и в результате реакции тоже получится газ, который, вытекая через реактивное сопло, создает также реактивную силу тяги. А если к тому же вести испарение воды, то можно будет получить любой мощности двигатель.

Ученые работают и над ракетами, где бы прямо использовалась кинетическая энергия осколков делящихся атомных частиц. Ведь они разлетаются с большими скоростями. Однако и здесь много сложных задач: осколки надо направить в нужную сторону, надо иметь много таких осколков по весу и т. д. Пока такие ракетные двигатели, как выясняется, не могут развивать больших усилий тяги. Эти ракеты даже получили название «псевдоракет», то есть ложных ракет.

Итак, двигатель будущего межпланетного корабля — это атомный двигатель. Но он пока не создан — впереди предстоит решить много важных технических задач.

Современное ракетоплавание еще опирается на обычные ракетные двигатели с химическим топливом. Однако сейчас уже проектируются реактивные атомные самолеты, которые позволят накопить опыт использования атомной энергии в летательных аппаратах.

Машина-двигатель<br />От водяного колеса до атомного двигателя - i_092.jpg

Схема атомного реактивного самолета.

Энергия будущего

Атомные электростанции, атомные корабли, атомные ракеты…

Атомные двигатели скоро займут свое место и на самолетах и на железнодорожных локомотивах. Пока еще атомные установки получаются громоздкими, и это затрудняет их применение. Вот возьмем, например, автомобиль.

Для того, чтобы обернуться четыре раза вокруг земного шара, автомобилю потребовался бы лишь небольшой кусочек атомного горючего, размером с грецкий орех. Но вся беда в том, что, расходуя маленькую порцию топлива, автомобиль должен будет возить с собой весь огромный атомный котел со всей заправкой. А ведь вокруг котла должна быть толстая защитная стена.

Если предположить, что для автомобиля можно использовать чистый уран-235, то и тогда вес энергетической установки будет равняться нескольким тоннам. А современные автомобильные двигатели внутреннего сгорания обычно весят не больше 300–400 килограммов.

Но если сегодня говорить об атомном двигателе на автомобиле еще рано, то скоро настанет и завтрашний день атомной энергетики. А ведь в этом завтрашнем дне обязательно появятся и атомные автомобили, и атомные самолеты, и атомные плавильные печи, и много других атомных энергетических установок… Это неизбежно не только потому, что атомные котлы начали успешно конкурировать с другими тепловыми источниками, но и потому, что запасы современного топлива крайне ограничены.

Геологи подсчитали, что при существующих темпах расходования нефти и каменного угля, человечество сможет располагать этим топливом еще каких-нибудь 200–400 лет — и только.

А ведь потребление энергии всё растет и растет. Подсчитано, что во всем мире (без СССР) за десять лет потребность в энергии удваивается. Если бы не атомная энергия, плохо пришлось бы жителям двадцать пятого века.

Но атомная энергия неисчерпаема. Если на всё будущее время сохранился бы уран как основное атомное топливо, то и в этом случае при нынешнем уровне потребления энергии геологи гарантируют человечеству десять тысяч лет спокойной жизни, без мысли об «энергетическом голоде», — таковы мировые запасы урана, который в прошлом добывался в очень малых количествах и шел преимущественно на получение красок. Но мы уже знаем, что «атомное горючее» можно накапливать.

Однако наука не считает, что существующие способы использования атомной энергии останутся неизменными на много лет. Ведь в урановом котле извлекается только 0,1 % той энергии, которой располагает атомное ядро урана. Иными словами, если говорить о коэффициенте полезного действия не тепловом, а атомном, то в урановом котле он равен мизерной величине — 0,001.

Дело в том, что здесь используется только та энергия, которая высвобождается при делении ядра урана на два осколка. Если бы удалось использовать не кинетическую энергию двух осколков, а энергию всех частиц ядра, — тогда-то человек и получил бы в свое распоряжение полную мощь атома.

Заметим, что и другой из известных пока способов получения атомной энергии — с помощью термоядерных реакций — тоже не намного эффективнее цепной урановой реакции, — здесь извлекается 0,5 % атомной энергии.

Наука будущего найдет и другие, более эффективные способы получения и использования атомной энергии, как наука прошлого нашла пути использования тепла не на 3–4 % (вспомним первые паровые машины), а на 40–45 % (в лучших современных дизелях) и даже на 70–80 % (в комбинированных теплосиловых установках, где отходящее тепло используется на нужды обогрева жилых зданий и так далее).

Наука будущего постигнет тайну атома до конца, и тогда человечество получит безграничный источник энергии. Как неугасимо солнце, так неиссякаем и запас атомной энергии в окружающем нас мире.

И если уже сейчас из какого-нибудь куска урана можно извлечь в два миллиона раз больше энергии, чем из такого же куска угля, если уже сейчас всего 70 килограммов урана-235 заменят годовую работу такой мощной гидроэлектростанции, как Днепрогэс, то какие энергетические возможности откроются в самом недалеком будущем!

Наука развивается бурно. Не за горами то время, когда человек научится добывать атомную энергию не только из урана но и… из простого булыжника, из многих окружающих нас веществ. Тогда наступит изобилие энергии.

Загрузка...