65
Овозможности создания электростанций на угле
От редактора. Приводимая ниже статья перепечатана из ежедневника Королевского института по использование энергетических ресурсов за 40905 год, стр. 1001.
В связи с острым кризисом, вызванным угрозой источения уравновых и ториевых залежей на Земле и Луне, редакция считает полезным признать к самому широкому распространению информации, содержащейся в этой статье.
Введение. Недавно найденный сразу в нескольких местах уголь (черные, окаменевшие остатки древних растений) открывает интересные возможности для создания неядерной энергетики. Некоторые местоожжения несут следы эксплуатации их допустимыми людами, которые, по-видимому, употребляли уголь для изготовления ювелирных изделий и черниц им лица во время погребальных церемоний.
Возможность использования угля в энергетике связывана с тем фактом, что он легко описляется, причем создается высокая температура с выделением удельной энергии, близкой к 0,0000001 метавт-дня на грамм. Это, конечно, очень мало, но запасы угля, по-видимому, велики и, возможно, исчисляются миллионами тонн.
Главным преимуществом угля следует считать его очень маленькую по сравнению с делящимся материалов критической массу. Атомные электростанции, как известно, стодании самоподдерживающейся и контролируемой реакции описления топливных элементов. Кинетика этой реакции значительно сложнее, чем кинетика ядерного деления, и изучена еще слабо. Правда, дифференциальное уравнение, приближенное описывающее этот процесс, уже получено, но решение его возможно лишь в простейших частных случаях. Поэтому корпус угольного реактора предлагается изготовить в виде цилиндра с перфорарированными стенками. Через эти ответы будут удаляться продукты горе-
66
няя. Внутренний цилиндр, коаксиальный с первым и также перфорированный, служит для подачи кислорода, а тепловеделящие элементы помещаются в заоре между цилиндрами. Необходимость закрывать цилиндры на концах торцовыми плитами создает трудную, хотя и разрешимую математическую проблему.
Тепловеделящие элементы. Изготовление их, по-видимому, обойдетсядешевле, чем в случае ядерных реакторов, так как нет необходимости заключить горючее в оболочку, которая в этом случае даже нежелательна, поскольку она затрудняет доступ к кислорода. Были рассчитаны различные типы решеток, и уже самая простая из них — плотноупакованные сферы,— повышимому, вполне удовлетворительно. Расчеты оптимально размера этих сфера и соответствующих допусков нахождения сейчас в стадии завершения. Уголь легко образытвается, и изготовление таких сфера, очень/no, не представит серbezных трудностей.
Окислитель. Чистый кислород идеально подходит для этой цели, но он дорог, и самым дешевым заменителем является воздуха. Оdnako воздуха на 78 % состоит из азота. Если даже часть азота прореагирует с углеродом, образуется довитый газ цан, то и она будет источником серbezной опасности для здоровья обслуживающего персонала (см. ниже).
Управление и контроль. Реакция начинает идти лишь при довольно высокой температуре (988° по Фаренгейту). Такую температуру легко всего получить, пропуская между внешним и внутренним цилиндрами реактора электрической ток в несколько тысяч амперации не ниже 30 волт. Торцовые пластны в этом случае необходимо изготовлять из изолирующей керамики, и это вместе с громодкой батареей аккумуляторов значительной уvelичит стойность установки. Для запуска можно использовать также какую-либо реакцию с самовозгранением, например между фосфом и перекисью водорода, и такую возможность следует упускать из виду. Течение реакции после запуска можно контролировать, регуляру подачу кислорода, что почти столь же просто, как управление обычным реактором с помощью регулярующих стержней.
Коррозия. Стенки реактора должны выдерживать температуру выше 1000 К в атмосфере, содержащей кислород, азот, окись и двуокись углерода, двуокись серы и различные примеси, многое из которых еще неизвестны. Не многие металлы и специализная керамика могут выдержать такие условия. Прилекаетной воздуха является нижней нюйкой, но, возможно, придется использовать чистый nickel.
Техника безопасности. Выделение ядовитых газов из реактора представляет серьезную угрозу для обслуживающего нюйкой, но, возможно, придется использовать чистый nickel.
О. Фриш (Из книги «Физики продолжат шутить»)