Машина-двигательОт водяного колеса до атомного двигателя
Шрифт:
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
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.
Вот почему атомная энергия — основной вид энергии будущего. Еще долго будет служить человечеству и неиссякаемая гидроэнергия и беспредельная энергия ветра. Но все тепловые двигатели на земле, на воде и в воздухе будут со временем работать на «атомном топливе».
И, может быть, научившись превращать атомную энергию непосредственно в энергию электрическую, человечество и вовсе откажется от тепловых двигателей, заменив их атомно-электрическими.
Окинем взглядом
В годы седой древности человек нашел себе «механического помощника» в примитивном водяном колесе. Несколько позже человек научился укрощать ветер.
Прошли тысячелетия, прежде чем ученые стали задумываться над использованием силы пара. Но от Геронова шара и пушки «Архитронито» должно было пройти еще около двух тысяч лет, пока человечество смогло заставить работать и пар. Наступила пора теплового двигателя.
Трудными путями, усилиями многих изобретателей, инженеров и ученых входил в жизнь первый универсальный двигатель — паровая машина. Но не успел этот первый тепловой двигатель достичь совершенства, как дорогу ему заступили другие, более удобные, более выгодные машины: паровая турбина и двигатель внутреннего сгорания. Уже не тысячелетия, а лишь одно столетие отделяет появление первого работоспособного двигателя внутреннего сгорания от первой работоспособной паровой машины. И немногим более времени прошло до появления первой работоспособной паровой турбины.