Читати книгу - "Людина дивиться в завтра"

Старі традиційні вітряки відійшли в минуле, а вік потужних вітрових електродвигунів настає. Та нелегко буде скорити цю примхливу стихію.

Людина змагається з природою багато в чому. Вона тепер і плазму вміє створювати штучно.

Нагрітий газ, молекули якого рухаються з великими швидкостями і стикаються одна з одною, втрачаючи електрони, «це і є низькотемпературна плазма. Одначе в ній чимало незаряджених частинок. Коли ж додати до газу випари лужних металів (цезію, скажімо), які легко віддають свої електрони, то неважко одержати плазму, що добре пропускає струм.

При цьому не потрібна надвисока температура «для повітря, скажімо, досить і трьох тисяч градусів. Вона виникає при згорянні звичайного пального «нафти чи вугілля. То чи не скористатися цим, щоб примусити пальне зразу давати струм?

Із камери згоряння, куди, крім пального, подається ще й лужний метал, плазма з величезною швидкістю надходить у канал, розташований у магнітному полі. В плазмі, як і в будь-якому провідникові, струм виникає тоді, коли вона перетинає силові магнітні лінії. Твердий провідник тут замінено газоподібним.

Така загалом схема магнітогідродинамічного генератора «МГДГ. Назву він дістав від магнітогідродинаміки «науки про рух іонізованого газу в магнітному полі.

Та просту в основі ідею МГДГ на практиці доведеться дещо ускладнити.

Не можна допустити, щоб газовий потік охолоджувався, бо тоді він перестане бути провідником струму. А де подіти надлишок тепла?

Насамперед варт нагріти повітря, яке йде в камеру згоряння, щоб менше витрачати пального. Можна також прилучити до нового генератора ще й звичайну паротурбінну установку. Стара техніка в поєднанні з новою дає змогу повніше використати енергію плазми. І, зрештою, ми здебільшого користуємося змінним струмом, а МГДГ дає постійний. Отож доведеться поставити ще й перетворювач.

Такий вигляд має МГДГ згідно одного проекту. Можливий ще й інший варіант: замість парової турбіни використати газову. Щоправда, тут довелося б, напевне, застосувати проміжне підігрівання «температура газів була б не досить висока для роботи в турбіні. Довелося б відвести частину гарячих газів із камери згоряння.

МГДГ дасть додаткову електроенергію, якщо за допомогою термоелементів, що нагріваються гарячими стінками каналу, скористатися, здавалося б, втраченим, викидним теплом.

В Радянському Союзі створено діючу модель МГДГ на звичайному паливі, яка працювала тривалий час. Академік В. О. Кирилін назвав цю першу вдалу спробу «ранком нової ери в енергетиці». Він вважає, що вже через кілька років з’являться великі МГДГ.

А чи не можна спростити новий генератор? На це запитання дасть відповідь інженер-атомник. Він керує таким потужним джерелом тепла, як ядерний реактор.

Тепло з його активної зони може «виносити» газ.

Здавалося, найкраще тут став би в пригоді гелій. Він має високу теплопровідність і тому встигне нагрітися в реакторі «адже газ рухається в ньому з величезною швидкістю. До того ж інертний гелій не роз’їдає матеріали, не пошкодить установку.

Однак саме через це його не можна взяти для атомного МГДГ: щоб іонізувати гелій, потрібна була б фантастична температура в десять тисяч градусів, від якої кожен метал просто перетворився б на пару.

Знову доведеться скористатися випарами цезію. Варто розвести ними гелій, і весь газ стане провідником за нижчих температур, причому досить тільки одного процента цезію. Навіщо ж тоді гелій? Виявляється, цезій у чистому вигляді хімічно надто активний.

Щоб стінки генератора, всередині якого знаходиться розпечений газ, не руйнувалися, їх треба охолоджувати. А от температуру газу, який проходить через реактор, бажано підвищити «поки що вона не досить висока. Для цього необхідно збільшити теплостійкість працюючих в активній зоні матеріалів. А цезію, котрий може їм зашкодити, треба додати вже по виході з реактора, перед тим як газ має пройти магнітне поле. Потім його можна буде вловити хімічним поглиначем і використати знову. Він відіграє роль своєрідного іонізуючого каталізатора для гелію.

Є, проте, у МГДГ недолік: щоб одержати струм, потрібне магнітне поле, а щоб виникло магнітне поле, необхідний струм. Гаряча плазма повинна виділити частину енергії на власне споживання, і, через втрати, ця частина досить велика «до одної десятої. її можна значно зменшити, якщо охолодити електромагніт до наднизьких температур. Тоді в його обмотках, що стали б надпровідними, втрат енергії не буде зовсім. Для глибокого охолодження доведеться користуватися рідким гелієм. Незважаючи на це, матимемо відчутну вигоду. Магнітне поле з напругою навіть у десятки чи, може, й у сотні тисяч ерстед можна буде легко підтримувати протягом тривалого часу без енергетичних затрат. Надпровідні магніти дали б змогу підвищити напругу магнітного поля в МГДГ, і коефіцієнт їхньої корисної дії збільшився б не менше як удвічі.

Так сусідство надвисокої температури з наднизькою допомогло б удосконаленню МГДГ.

МГДГ «це прямий шлях перетворення тепла в електричний струм. Він набагато вигідніший, аніж той, яким користуються тепер, коли енергія розщепленого атома йде на приготування пари для турбогенератора. Передбачають, що станції з МГДГ будуть економніші за звичайні атомні електростанції не менш як у півтора рази. А їхні потужності досягнуть мільйона і більше кіловат.

Одержати струм безпосередньо з пального, не спалюючи його, «давня мрія енергетиків. Вона вже почала втілюватися в життя, хоча ще дуже несміливо. Створено перші паливні елементи з нечувано високим коефіцієнтом корисної дії «сімдесят п’ять процентів. Але можна одержати і вісімдесят, і дев’яносто!

Не потрібні ні топка, ні камера згоряння. Хімічна енергія, не перетворюючись у тепло, одразу дає електричну. Сировини ж для цього досить «усякого палива в землі є стільки, що його вистачило б для виробітку близько п’ятдесяти більйонів кіловат-годин!

Прообраз паливного елемента відомий давно, і електрохімічні джерела струму набули широкого застосування в тих випадках, коли їх нічим було замінити. Вони навіть літали в космос «разом із сонячними батареями.

Нині настав час повернутися до колишньої ідеї, тільки втілити її в життя по-іншому.

Гальванічний елемент в його попередньому вигляді не може конкурувати з іншими генераторами струму. Ми не маємо змоги поновити