_hellmaus_ (_hellmaus_) wrote,
_hellmaus_
_hellmaus_

Categories:

Глобальное потепление и энергетика

У Бобра - прекрасный пост о глобальном потеплении и о тех настоящих проблемах, которые замалчиваются под этот шум.


Но даже сейчас климат - холодный, с, не побоюсь этого слова, зимой и, опять же, снегом, выпадающим на четверти всей суши. По сравнению даже со всего-навсего "послединозавровой" историей тёплой Земли это что? Ага, это ненормальность. Такое за всю историю планеты было лишь дважды - в позднем докембрии и нижней перми. Между тем ещё в миоцене (12 млн. лет назад) Гренландия была покрыта секвойевыми лесами, но и практически "вчера", 5-7 тысяч лет назад, современная тайга временно дошла до Северного Ледовитого океана. Тут можно написать ещё очень много про нормальный для нашей планеты климат и растительный мир...

Лучше один раз увидеть, чем сто раз прочесть:




Еще раз: снежинки - это когда на Земле были хоть какие-нибудь постоянные ледники на полюсах. Большую часть известной истории Земли их просто не было. И зимы со снегом не было. Так что если сейчас происходит глобальное потепление - для Земли это хорошо.



Теперь что я имею сказать по существу вопроса.

Ежу понятно, что прямо запрещать выбросы CO2 - самое тупое действие из возможных. Нужны новые источники энергии, по цене способные конкурировать с нефтью и газом. Вариантов много, но большинство нереальны.



1. Возобновляемые. Гидроэлектростанции уже построены на всех реках, где это было выгодно. Ветряки занимают большую площадь, дороги и дают достаточно вредный инфразвук. Солнечные батареи требуют для своего производства больше энергии, чем вырабатывают в течение срока службы. Солнечно-тепловые электростанции с системами подвижных зеркал более рентабельны, но работают только днем (когда потребление энергии меньше, чем в утреннем и вечернем пиках) и к тому же зависят от погоды. Биотопливо из рапса - это как-то по-людоедски, выращивать топливную культуру, когда на Земле достаточно людей умирает от голода. Да и на существующих технологиях это едва-едва оккупается по затратам энергии.

2. Ядерная энергетика. Уже работает больше сорока лет в гораздо больших масштабах, чем все возобновляемые источники. Однако, есть мнение, что запасов урана хватит ненамного дольше, чем нефти. Отработанное топливо очень опасно, его надо куда-то девать, куда - пока не придумали. Проблема запасов урана частично решается переходом на бридерные реакторы, которые смогут жечь изотоп 238U, его в 150 раз больше, чем используемого сейчас 235U, и отходов будет получаться тоже меньше. Но все равно будет.

3. Термоядерная энергетика. Нету, хотя физики пятьдесят лет обещают. Судя по истории "ИТЭРа" (http://iterrf.ru/project/history/), из этого проекта ничего хорошего не получится - при таком количестве участников все ждут, что основную работу сделает за них кто-то другой.



При этом схема токамака, по которой строится ИТЭР - не единственная схема управляемого термоядерного синтеза, и не факт, что лучшая.


Другие варианты термоядерного синтеза:

А)  с инерционным удержанием плазмы - то есть микровзрыв, инициируемый импульсным лазерм или ускорителем частиц. На сегодня имеет большие проблемы из-за низкого КПД лазеров и ускорителей. Американцы серьезно работают над лазерным вариантом.

Б) с магнитным удержанием плазмы.
 - закрытые ловушки - токамак и стелларатор. На стеллараторы забили в 60-ые из-за неустранимых неустойчивостей плазмы в этой схеме. 
 - открытые ловушки - амбиполярная ловушка, газодинамическая ловушка, пробкотрон, inverse-field system и другие варианты. В них плазма имеет форму длинного тонкого цилиндра и потихоньку вытекает с концов. Неустойчивостей плазмы меньше, чем в токамаке, достигнутая плотность плазмы выше, конструкция проще, но считаются неперспективными из-за утекания плазмы с концов. Зато это практически готовый термоядерный реактивный двигатель для космических кораблей. Какие-то работы в этом направлении есть в России и ЕЭС.

В) "холодная" термоядерная реакция с мюонным катализом. Над этим работают японцы. Реакция идет, но до положительного выхода энергии еще как до луны пешком. Если будет прорыв в материаловедении или в ускорительной технике - схема может стать удобной и массовой.

Г) электростатическое удержание плазмы (Fusor). Самая простая схема - установку может собрать даже частник в гараже. Но положительный выход энергии здесь невозможен в принципе.

Видел описание еще более интересного гибридного ядерно-термоядерного реактора:
http://balancer.ru/tech/forum/2007/09/t57568--termoyadernoe-podpole.html

Это термоядерный реактор по схеме открытой ловушки, вставленный в середину субкритического ядерного реактора с коэффициентом размножения нейтронов в районе 0.8. Термоядерная часть служит мощным управляемым источником быстрых нейтронов для реактора деления, от нее  при этом не требуется положительный выход энергии. Ядерный реактор использует природный уран в 20-50 раз полнее, чем нынешние, и в принципе его можно топить даже ОТХОДАМИ современных реакторов.



Ау, физики, кто-нибудь может объяснить, почему строить хотят токамак, а не открытые ловушки?Авторы ИТЭРа говорят, что самая сложная и непроработанная часть конструкции - это дивертор, устройство, которое удаляет из плазмы продукт реакции (гелий) и примеси со стенок камеры. А в открытых ловушках очистка плазмы вроде как получается бесплатно - с одного конца накачиваем холодную D-T смесь, с другого вытекает горячий гелий.

А я, как биолог, скажу, как можно довести до ума идею биотоплива.

Для начала, фотосинтез наземных растений в принципе очень неэффективен из-за фотодыхания. Поэтому вместо рапса и кукурузы надо брать водоросли. Лучше всего - сине-зеленые, ака цианобактери. 

Дальше, их можно трансгенить в широких пределах и выводить энергию в любой удобной форме. Можно отжимать терпеновые масла и в одну стадию делать из них бензин. Можно заставить выделять муравьиную кислоту или метанол, под которые есть топливные элементы. Можно сделать им переключение на водородное брожение ночью. Можно, в конце концов, с помощью химических разобщителей дыхательных цепей непосредственно подключить их фотосистемы к электродам и получить солнечную батарею, которая растет сама!

Ну и водоросли можно растить в совершенно "непищевых" местах типа Сиваша и Кара-Богаз-Гола, а в перспективе - в пластиковых баках в пустынях. Может быть, отходы от такой культуры пригодятся на удобрения для "пищевого" сельского хозяйства.

Tags: наука, ссылки
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 35 comments