Мир на пике – Мир в пике Анпилогов Алексей
В этой главе автор услужливо предложит истории о разных подходах к развитию ядерной науки. Читателю придется взять подзорную трубу и заглянуть в прошлое и будущее. В итоге станет очевидно, что мы видим то, что нам хочется, и не замечаем информацию, которая пляшет в бешеном ритме перемен, стараясь изо всех сил привлечь наше внимание. Читатель с удивлением поймет, что в буквальном смысле не воспринимал то, что так долго маячило у него перед глазами. Истории научных открытий и человеческих подвигов во имя познания вдруг заползут в голову и начнут задавать неудобный вопрос: «Ради чего эти люди жертвовали собой?». И действительно, что заставляет двигаться человека в неведомое, искать новое и необычное? Простое ли это любопытство, или это очередной вызов времени, причудливо сформулированный бытием?
Надо сказать, что шанс у нефтяного динозавра превратиться в ядерного фокстерьера все-таки был. Но, как это часто бывает в реальной жизни, вопрос потерянных полимеров понятен обычно постфактум, а в момент утраты темпа и выбора пути на непростой исторической развилке никто и не задумывается о том, что будет верным решением при анализе ситуации лет через двадцать-тридцать.
С чем это связано? Трудно сказать. Наверное, если у тебя есть все блага мира и ты себе ни в чем не отказываешь, тебе достаточно легко думать только о вечном, удобном «сегодня». Так получилось и у США с ядерной энергией. А ведь когда-то они были первыми на этом пути.
Сейчас человечество находится в такой же непростой ситуации. Нам досконально известно, что мы хотим получить в результате внедрения новых реакторов, в которых мы сможем «жечь» тяжелый изотоп урана 238U, превращая его в столь нужный нам плутоний, и как нам запустить еще более сложный ториевый топливный цикл. Мы вплотную подошли к термоядерной энергии и уже просто ждем, на какой из конструкций термоядерных реакторов впервые «выстрелит» термоядерный синтез, у которого EROI будет хотя бы больше 4:1. Если кто не знал до сего момента интересный факт, то термоядерный реактор ITER, который планируют пустить в 2020 году, предлагают вывести на EROI 10:1. А чистый выход энергии, с EROI больше 1:1, был получен еще в 2007 году на российско-китайском токамаке EAST. Тогда получилось снять с термоядерного тора 1,25 единиц энергии на каждую вложенную.
Возможно, в мире будущего будет много и какой-нибудь «абсолютно зеленой» энергии, вырабатываемой такими проектами, как Пенжинская ПЭС, солнечные батареи и ветряки.
Проблема для нас в другом – по многим вопросам фактической реализации таких мегасложных и сверхмасштабных проектов мы еще очень слабо представляем все шаги во всей многоступенчатой цепочке последовательной реализации этих проектов.
Скорее всего, в конце этого пути, когда замкнутый ядерный цикл, термоядерный реактор или приливная станция в Охотском море с потенциалом в половину электроэнергетики всей России заработают на полную мощность, мы удивленно скажем: «Черт, но ведь все же просто было в самом начале! Надо было пойти сюда, вот тут сделать так, а тут…».
Но это будет уже потом, постфактум. В тот момент, когда можно критиковать исследователей и первопроходцев и говорить: «На их месте мы бы – ого-го!».
По факту же это «ого-го» всегда получается отнюдь не сразу и совсем не так очевидно. Ведь это – самое начало упомянутой нами S-кривой, время поиска и время самых больших ошибок. И только от людей, стоящих в начале этого пути, зависит, будут ли идти они до конца, или бросят проект, достигнув только необходимых лично им, обычно – весьма скромных результатов, а в конце жизни напишут помпезные мемуары в стиле «Как это было круто».
И поэтому у меня есть две истории для вас. Истории про первый советский реактор и про первую американскую бомбу.
Рассказывая о первом промышленном ядерном реакторе, я постараюсь избавить вас от множества технических деталей. Пусть в рамках этой книги реактор будет неким «черным ящиком», который вам надо построить у себя на территории, чтобы обеспечить производство энергии на всякие различные нужды своей экономики.
При этом, безусловно, данный «черный ящик», в отличие от компьютерных игр, должен быть обеспечен специфическим для него топливом, вам надо подготовить обслуживающий персонал и заняться утилизацией хвостов его «жизнедеятельности»; для строительства реактора вам надо иметь соответствующие заводы, материалы, проекты и технологии.
Текст на самом деле будет не о реакторах. Текст будет о людях.
Исторически так сложилось, что первые реакторы, разработанные и в СССР, и в США, совершенно не ставили перед собой задачи получения ни тепловой, ни тем более электрической энергии. Задача этих очень специфических устройств состояла лишь в максимально быстрой наработке делящихся материалов для ядерного оружия. Это были именно те реакторы на быстрых нейтронах, которые предложил Энрико Ферми в 1942 году и которые реализовали США и СССР для быстрой наработки у себя оружейного плутония.
Для понимания сути того времени и условий той гонки стоит читать воспоминания участвовавших в ней людей. Например, почитать бригадного генерала Лесли Гровса. Он, как простой вояка и уверенный в своей правоте американский отставник, в своих мемуарах с говорящим названием «Теперь об этом можно рассказать» описывает ситуацию «как она есть», без каких-либо купюр или политкорректностей более поздней историографии.
После взрыва первой американской атомной бомбы в Нью-Мексико, которая, по сути дела, положила конец страхам того, что гитлеровская Германия опередит США в создании ядерного оружия, Гровс очень показательно ответил на слова Оппенгеймера: «Война кончена». Он сказал: «Да, но после того, как мы сбросим еще две бомбы на Японию».
Для него этот вопрос был давно решенным делом. Ружье, висящее на стене, должно было выстрелить в последнем акте.
Показателен и выбор Гровсом объектов для бомбардировки в Японии. Гровс сделал это без привлечения военных специалистов, занимавшихся планированием военных операций в американском генеральном штабе. Он предложил первоначально четыре объекта для атомной бомбардировки: города Кокура, Хиросима, Ниигата и, самое главное, – центр древней культуры, бывшую столицу Японии – Киото.
При назначении этих объектов Гровс руководствовался соображениями, весьма далекими от гуманности. Когда у присутствующих возникли возражения против Киото, он привел в доказательство своей правоты два аргумента. Во-первых, население этого города насчитывает больше миллиона жителей, что, следовательно, обещает хороший эффект взрыва; во-вторых, он занимает огромную площадь, на которой вполне уложится предполагаемый диаметр зоны разрушения, и поэтому картина взрыва будет очень показательна для экспертов. Одним словом, генерала Гровса очень устраивала площадь города и число погибших людей для оценки мощности бомбы.
Характерен для личности Гровса и такой факт: когда в итоге Киото в качестве цели все же было отвергнуто политиками, а целями были утверждены Хиросима и Нагасаки, выяснилось, что вблизи них находятся лагеря военнопленных американцев и их союзников. Но и тогда Гровс, не колеблясь, дал указание не принимать во внимание этот фактор.
В общем, вот такие высокоморальные люди стояли в то время в руководстве американской ядерной индустрией, начиная от генерала Гровса и заканчивая президентом Трумэном. Ну и вопрос ядерной энергетики, конечно, отнюдь не стоял у них на повестке дня, для них ядерная энергия – это была бомба, бомба и еще раз бомба.
После бомбежек Хиросимы и Нагасаки, в которых США продемонстрировали миру всю разрушительную силу нового оружия, стало ясно: США применят ядерную бомбу против СССР без малейших колебаний. Собственно говоря, первый залп той «холодной войны» прозвучал там, где, вполне возможно, прозвучит первый залп новой, «горячей войны» – он грохнул в Иране, в 1946 году. Тогда от СССР в ультимативной форме потребовали оставить север Ирана, который советские войска заняли во время Великой Отечественной войны – в противном случае США пригрозили разбомбить советские базы в Иране. Пришлось отступать.
Поэтому задачей СССР при создании первых реакторов была скорость, скорость и только скорость. Никто о производстве электроэнергии на этих быстрых реакторах даже и не думал – до БН-600 еще надо было ждать долгие 30 лет. Об их собственном энергопотреблении военные заботились весьма мало, точнее никак, и первые военные и исследовательские реакторы в СССР и в США энергию не только не производили, но и неслабо в себя потребляли. При этом все движения по Атомному проекту надо было делать скрытно и не привлекая внимания США.
Даже выбор строительной площадки под знаменитый сейчас комбинат «Маяк», тогда включавший в себя лишь первый ураново-графитный реактор на быстрых нейтронах «Аннушка» (А-1), осуществляли исходя из потребностей как-то скрыто организовать принудительное охлаждение первого советского промышленного реактора и спрятать его от посторонних глаз. Озеро Кызыл-Таш на Южном Урале было указано как хороший вариант самим Курчатовым: охлаждаемый градирней реактор был бы виден зимой с воздуха по пару, а при использовании озера без градирни пар был бы уже не столь отчетливо виден на аэрофотоснимках. Ну и общая удаленность и от границ, и от собственных городов тоже дополняла картину общей секретности проекта.
Что интересно, проект «Аннушка» был совершенно отличным от американских реакторов-наработчиков плутония. Для «Аннушки» советские инженеры выбрали вариант компоновки не с горизонтальными, а с вертикальными каналами для уранового топлива и замедлителя. То есть, как и в случае тетрафторида урана вместо закиси-окиси урана, инженерные решения советского атомного проекта были не идентичными, не параллельными, а строго перпендикулярными американскому проекту «Манхэттен». Который-то и американским можно назвать сугубо условно – нефтяной динозавр по жизни пользовался услугами «импортных» ученых. Свои-то ученые на американской земле почему-то росли плохо, а рожала она по большей степени таких «гуманистов», как генерал Гровс.
Этот вариант компоновки активной зоны реактора «Аннушки» (с вертикальными каналами) сыграет с реактором злую шутку чуть позже, но и одновременно послужит лекалами для почти всех энергетических реакторов будущего. Вертикальные каналы позволят очень легко в будущем нагревать воду внутри корпуса реактора. Однако пока про мегаватты ядерных станций еще никто не думал. Стране надо было собрать бомбу.
Основной «полезностью» такого реакторного энергетического непотребства на момент конца 1940-х годов была возможность быстрого превращения в таких реакторах-наработчиках природного изотопа урана 238U в изотоп плутония 239Pu. «Толстого парня в тапках» там вовсю мутировали в военного террориста Джокера.
Как мы помним, процесс разделения изотопов урана на высокопроизводительных центрифугах был освоен гораздо позднее, только в 1960-е годы. В 1940-е же годы изотопы урана приходилось разделять жутко непроизводительными химическим, электромагнитным и газодиффузионным способами.
Даже сам природный очищенный уран был в СССР тогда безумной редкостью – к середине 1946 года, в основном на территории оккупированной Европы, под руководством заместителя Берии по атомному проекту генерала Авраамия Завенягина, было найдено всего около 220 тонн различных соединений урана в пересчете на чистый металл. Собственные запасы урана в СССР к тому моменту все еще исчислялись лишь единицами тонн.
Урана у страны было столь мало, и давался он столь трудно, что, когда 19 июня 1948 года первый промышленный реактор «Аннушка» наконец-то был выведен на проектную тепловую мощность в 100 МВт, казалось, можно было вздохнуть спокойно.
Но практически сразу же на новом реакторе произошло «козление» урановых блоков внутри активной зоны. В вертикальных каналах урановые сборки начало гнуть и ломать от радиационных эффектов внутри графита и топливных сборок. О существовании такой проблемы тогда никто и не предполагал, поэтому винить конструкторов было не в чем. Руководители работ на «Аннушке» академик Курчатов и генерал Завенягин, приняли на себя личное руководство ремонтными работами.
«Протолкнуть» закозлившиеся рабочие блоки вниз, как это запланировано в проектной схеме реактора, не удавалось. Сборку потянули вверх, и трубка лопнула: заклиненная часть сборки застряла в ячейке реактора. Автоматизированные работы закончились, и пошла «ручная разборка» – с заходом людей в активную зону реактора. Выдавить снизу домкратом не получилось. Трубку высверливали специальной фрезой. Пирофорный уран при этом загорался и сплавлялся с графитом, образуя карбиды. Курчатов на все это смотрел лично и решил заблокировать дефектную ячейку каналами с водой. После чего Завенягин с Курчатовым на пару снова включили реактор. 25 июня, через неделю, закозлило еще один канал. Вскорости новые проблемы с экспериментальным, по сути, реактором пошли косяком: началась коррозия топливных трубок и утечка воды в графитовую кладку. В конце 1948 года реактор стал глохнуть. К 20 января 1949 года выбора уже не было – начался капитальный ремонт «Аннушки».
Работа шла 66 дней. Работали под облучением – урановое топливо уже набрало радиоактивность в ходе цепных реакций распада ядер. Нормой было не более 100 рентген на человека, но Курчатов с Завенягиным и многие физики уже были с громадным перебором по дозе. Технологию извлечения труб присосками делали на ходу. Выкинуть плохие трубки просто так было нельзя: страна вложила туда весь имевшийся тогда уран. Значит, надо было работать с уже облученными и сильно активными блоками урана. Нормальный ремонт занял бы как минимум год. А года у страны не было.
Генерал Авраамий Завенягин сидел и наблюдал за работой слесарей на месте, если не успокаивая их, то невольно подгоняя своим присутствием. Не за свинцовой стенкой…
Полученный с таким трудом в ходе цепной реакции в реакторе «А-1» плутоний тут же отгружался на расположенное рядом радиохимическое производство по выделению 239Pu, которое получало из облученных трубок концентрат плутония, состоявший в основном из фторидов плутония и лантана. Уже в феврале 1949 года первая партия оружейного плутония была готова.
В начале августа 1949 года в СССР был получен высокочистый металлический плутоний. Первая советская атомная бомба взорвалась уже 29 августа 1949 года, всего через четыре года после Хиросимы.
В это не верил никто, ведь, по расчетам американцев, СССР должен был угробить на атомный проект минимум 15 лет. Справились за четыре года. С перпендикулярными к американским технологиям оригинальными решениями.
Генерал Завенягин умер через 7 лет от лучевой болезни. Ему было всего 55 лет. Вот такой он был, «железный строитель Норильска». Мемуаров, в отличие от генерала Гровса, он нам не оставил. Не успел. Именно на таких людях держался тогда весь советский атомный проект.
Академик Игорь Васильевич Курчатов умер 7 февраля 1960 года. Но в последние годы своей жизни он успел подарить миру еще две вещи, каждая из которых была гораздо важнее всех ядерных и термоядерных бомб, которые были им разработаны. Это были ядерная станция и идея управляемой термоядерной реакции.
После испытания первой атомной бомбы академик Курчатов на встречах с профессором Долежалем, который был одним из проектировщиков злополучной, но архиважной для страны «Аннушки», и с профессором Фейнбергом обсудил возможность создания атомной электростанции, ориентируясь на опыт конструирования и эксплуатации первых военных реакторов.
Страна испытывала недостаток в электроэнергии, и идея использовать для ее производства возможности военных по наработке ядерного топлива просто-таки «витала в воздухе». Недостаток электроэнергии в стране доходил до такой степени, что обогатительные производства вынуждено включали в сеть по графику, координируя их работу с другими предприятиями, которые тоже нельзя было остановить. Ведь газовые диффузоры тогда требовали просто уйму энергии. Но в то же время вопрос энергетического использования самого урана встречал противодействие даже в среде участников атомных разработок в СССР, ведь тогда еще толком не был решен не то что вопрос паритета с американцами в зарядах – даже производство атомных бомб еще только налаживалось.
Американцы же в то время вообще рассматривали ядерную электроэнергетику как нечто экзотическое и отстоящее в некое абстрактное и отдаленное будущее. У Америки была нефть собственных месторождений, нефть Латинской Америки и Аравийского полуострова, а до начала масштабного нефтяного импорта еще было далеко, и в него никто не верил. Ведь Кинг Хабберт озвучит свои идеи о «пике нефти» еще только через шесть долгих лет.
Подготовительные работы по советской АЭС начались в рамках военного проекта лишь благодаря авторитету Курчатова. Обычные урановые блоки военных реакторов были непригодны для АЭС, поскольку все понимали, что мало нагреть воду в реакторе – надо еще превратить ее в каналах реактора в перегретый пар под давлением, который уже сможет своей энергией крутить турбины и генераторы. Для этих целей пришлось сконструировать специальные технологические каналы, состоящие из системы тонкостенных трубок небольшого диаметра, на наружных поверхностях которых размещалось ядерное топливо. Технологические каналы в несколько метров длиною загружались в ячейки графитовой кладки реактора мостовым краном реакторного зала и присоединялись к трубопроводам первого контура съемными деталями. Имелось и много других отличий, значительно усложнявших сравнительно небольшую военную атомную установку и доводивших ее для целей производства электроэнергии.
Когда в результате этих предварительных работ определились основные характеристики проекта АЭС, о нем доложили Сталину. Он сразу же поддержал проект атомной энергетики, и ученые, до этого осуществлявшие все работы по АЭС на свой страх и риск, получили не только одобрение, но и помощь в реализации нового направления.
Уже 16 мая 1950 года было принято Постановление Совета Министров, которое определило план строительства трех опытных реакторов (уран-графитового с водяным охлаждением, уран-графитового с газовым охлаждением и уран-бериллиевого с газовым или жидкометаллическим охлаждением). По первоначальному замыслу все они поочередно должны были работать на единую паровую турбину и генератор мощностью в 5 МВт. Надо сказать, что смелость такого подхода тогда граничила с безумством, ведь на фоне проблем с «Аннушкой» еще и стараться сделать реактор под давлением выглядело совершенно бесшабашной идеей. А запустить сразу три проекта ядерных энергетических реакторов… Это вообще было не то что на грани безумства, а далеко за его гранью. Это была Ярость в чистом, незамутненном виде.
Но так родилась будущая Обнинская АЭС, да и вообще вся современная атомная энергетика.
В общих чертах проектный облик всех проектных реакторов Первой АЭС остался при реализации близок к первоначально предложенным. Именно вокруг идей, которые были заложены тогда при проектировании тех реакторов, и крутится до сих пор большая часть мировой конструкторской мысли. Всего при проектировании Обнинской АЭС было предложено три варианта компоновки.
Реактор с бериллиевым замедлителем был реализован в виде проекта реактора со свинцово-висмутовым охлаждением, уран-бериллиевым топливом и промежуточным спектром нейтронов. И это была первая разработка в мире энергетического реактора на жидкометаллическом теплоносителе. Привет, опытные атомные установки подводного флота СССР. Ну и программа реакторов-бридеров, которая и привела нас к БН-600, БН-800, БН-1200 и к светлому ядерному «завтра».
Вместо гелий-графитового реактора был в итоге создан водо-водяной реактор – будущий основной тип реактора для подводных лодок и ледоколов, а также основной тип реактора современных АЭС. Опять-таки здесь впервые в мире в рамках технического проекта заложена основная идея современных легководных реакторов – реакторов с двумя водяными контурами. Это сейчас самый распространенный энергетический реактор, именно к этому типу относится основная часть реакторов современных АЭС. Ну и, конечно, знаменитая подводная лодка «Золотая рыбка», с ее безумными 44 узлами скорости хода в подводном положении.
И наконец, изначальная идея уран-графитового реактора с водяным охлаждением была признана наиболее доведенной для практической реализации. На ее основе решено было строить первый блок Первой АЭС. Это оказался первый реализованный в мире проект одноконтурного канального уран-графитового реактора с водяным охлаждением. Обнинская АЭС еще оказалась прабабушкой РБМК (Реактор Большой Мощности Канальный), который через сорок лет будет печально знаменит в связи с грустным словом «Чернобыль».
В мировом приоритете у западных ученых однозначно остаются только два направления мирового реакторостроения – реакторы на тяжелой воде, пальму первенства по энергетическому применению которых сейчас держат Канада и Индия, и реакторы на кипящей, которые смогли стройным квартетом задать жару человечеству во время фукусимского инцидента.
Хочется верить, что я не запутал вас перечнем ядерных установок, которые сейчас использует человечество. В рамках нашего рассказа важно только то, что все они, кроме уральского БН-600, используют «легкий» изотоп урана 235U, которого нельзя сказать что много, если смотреть на него с позиций сегодняшнего дня. Но тогда о запасах урана человечество еще не думало и казалось, что урана хватит на сотни лет.
Как же потратили СССР и США тот уран и плутоний, которые они добыли из недр за XX век? И почему автор говорит, что нефтяной динозавр уже упустил свой шанс?
Объясним все с цифрами в руках. Сначала – о любимом и зрелищном. О ядрен батонах. По состоянию на 2009 год (новее данных, извините, у меня нет) их всего 13000 штук – у России и 9400 – у США. Длиной «Феррари» мы не меряемся, но, поверьте мне, цифры эти будут безумно важны для дальнейшего рассказа о ядерной энергетике.
Детально, с точными цифрами по тактическому и стратегическому оружию и с учетом состояния зарядов:
Ну а дальше наш рассказ опять возвращается к советской ядерной программе и к «проклятому СССР», который и через 20 лет после своего распада все тянется и тянется в светлое ядерное будущее…
Причем делает это зримо и буквально, подобно шарикам ртути собирая вновь, из разрозненных вроде бы кусков, некую совершенно альтернативную реальность.
Нижеприведенная картинка дает более развернутое представление об исторической перспективе ядерного галопа – к мегатоннам и мегатоннам ядерного оружия и назад – к мегаваттам и мегаваттам мощности.
К концу 1985 года у СССР, на пике его славы, было около 44 000 ядерных зарядов.
Часть из этих зарядов была с оружейным плутонием, часть с высокообогащенным ураном, но общая оценка говорит нам о следующем: по состоянию на 1991 год у двух главных противников в «холодной войне» было сосредоточено около 95 % мировых запасов всего высокообогащенного плутония (260 тонн) и урана (2 000 тонн).
Оценка по сторонам конфликта выглядит так:
США обладали примерно 600 тоннами урана и 85 тоннами плутония. СССР же успели наработать около 1100–1400 тонн урана и 155 тонн плутония.
Оценки по урану, наработанному в СССР, немного различны, но принципиально таких исследований в западной литературе масса, и все они четко говорят, что по оружейным изотопам СССР обгонял США где-то в два раза.
Данные количества материалов неплохо коррелируют и с количеством боеголовок у СССР и США на 1985–1991 гг.: у СССР – 44 000 (на 1985 год), у США – 22 000 (на 1991 год).
Отдельно надо сказать, что до 1995 года единственное обогатительное предприятие в США, которое отвечало и за производство оружейного урана, и за снабжение ураном реакторов АЭС – это нынешняя компания USEC, которая была структурным подразделением Министерства энергетики США (DOE).
Не хочу тут впадать в конспирологию, но скажу только, что количество собственных ЕРР, использовавшихся во время «холодной войны» США для производства оружейного урана, было всегда меньше, чем им требовалось и на бомбы, и на АЭС. У США все время «холодной войны» был постоянно «в строю» один газодиффузионный завод. Сначала это был газодиффузионный завод в Окридже, потом – в Портсмуте, а потом – в Падуке. Мощность этих предприятий все 1950–1970-е годы не превышала 8,3 млн ЕРР.
А потребность всех построенных к 1979 году в США ядерных реакторов составляла, согласно оценке, от 11 до 12 млн ЕРР в год. Такого уровня производительности «условно-гражданский» газодиффузионный американский завод в Падуке достиг только к 1984 году.
Этим единственным оружейным заводом в Окридже, а потом в Портсмуте, как одиноким тазиком в бане, США прикрывало и производство оружейного, и, частично, возникший после массового строительства атомных энергоблоков в США недостаток в производстве реакторного урана.
Вас теперь не удивляет то, что максимум боеголовок в распоряжении США пришелся почему-то не на конец «холодной войны», а еще на старый, добрый 1965 год? Просто если до 1964 года завод в Окридже, а потом и завод в Портсмуте делали только оружейный уран, то после 1964 года они уже работали исключительно и во все большем масштабе на нужды снабжения американских АЭС топливом. Ну а боеголовки начиная с 1964 года только модернизировались – из старых боеголовок уран и плутоний доставали, а в новые их засовывали. Ну а часть урана из боеголовок шла на топливо для АЭС.
Собственно говоря, «битва за уран» была проиграна нефтяным динозавром еще тогда. Если бы собственная американская ядерная авария на станции Тримайл-Айленд не случилась в 1979 году, то ее стоило бы выдумать. Ведь уран в США был дорог энергетически, и его, по факту, не хватало даже на собственные нужды США, исходя из их потребностей в уране. Почему же ядерные реакторы после 1979 года в США не строились, и что же произошло в Тримайл-Айленде?
Интересности с американской программой мирного атома начались намного раньше – еще в 1977 году. Именно тогда была прекращена выдача разрешений на строительство новых станций.
Вот график, если что:
Источник информации – солиднее некуда. Энергетическое информационное агентство (EIA), наш старый знакомый патологоанатом. Объяснений внезапному прекращению выдачи разрешений в 1977 году, когда о Тримайл-Айленде еще никто и помыслить не мог, никаких.
В источнике просто пишут: «Среднее время строительства атомных станций возросло с 7 до 11 лет, что значительно снизило спрос на лицензии». И это, заметьте, на фоне сверхвысоких цен на нефть и нефтяного эмбарго 1973 и 1979 годов, от которого больше всего страдают США. США, которые в 1971 году отметили свой личный «пик нефти»!
Но зачем объяснения? Это ведь отчет патологоанатома. Патологоанатом напишет вам о «дегенеративных изменениях мозга», а не о нейросифилисе. Так и тут. Просто лицензии на строительство новых атомных станций внезапно «перестали пользоваться спросом» в 1977 году. Я скорее поверю, что их внезапно «перестали выдавать». А в 1979 году уже и на примере аварии на АЭС Тримайл-Айленд всем сомневающимся объяснили, что мирный атом – это бяка.
И я бы поверил в «случайную катастрофу» на Тримайл-Айленде, если бы не еще один факт.
Выражение «китайский синдром», не очень известное у нас, возникло в среде американских специалистов в ядерной энергетике в 1960-х годах как специфически жаргонное и узкоспециальное. «Китайским синдромом» американские атомщики иронически обозначали настолько тяжелую аварию с расплавлением ядерного топлива АЭС, что оно будет способно прожечь корпус реактора и фундамент. Крайне малая вероятность такого события подчеркивалась названием, произошедшим от шутки, что при тяжелой аварии на АЭС ядерное топливо способно прожечь всю Землю насквозь и дойти до Китая.
По факту же консервативный подход при проектировании АЭС был всегда настолько ярко выражен, что даже в 1960-х годах уже учитывались самые невероятные события. Например, энергоблоки строились с сейсмостойкостью не ниже 7–8 баллов даже в зонах, где повторяемость землетрясения с магнитудой 6 баллов по шкале Рихтера составляет 1 раз в 10 000 лет. Ну а Франция строила свои АЭС с расчетом на падение на них сверху, буквально «прямой наводкой», реактивного самолета размером с «Боинг-707».
В 1979 году на американские экраны выходит фильм «Китайский синдром», имевший большой успех в США. Технически наивный, но зрелищный фильм рассказывал именно о таком сценарии развития аварии – в результате внутреннего разогрева плавится корпус реактора и разрушается энергоблок. Широкая публика впервые услышала, что ядерное топливо способно к саморазогреву до больших температур без должного внешнего охлаждения. По «случайному совпадению» ровно через 2 недели после выхода на экраны кинофильма случилась именно такая авария с частичным расплавлением активной зоны на американской АЭС Тримайл-Айленд.
Мое личное мнение – заглушки, уровнемер и клапаны на Тримайл-Айленде не сработали не просто так.
Сразу же после аварии на Тримайл-Айленде в США началась крупномасштабная и суперэмоциональная антиядерная кампания с оттенком массовой истерии и паники. Ужасные сценарии, вроде описанного в «Китайском синдроме», подавались общественности уже в качестве буквальных утверждений и описаний свершившегося в Тримайл-Айленде. Фактические повреждения корпуса реактора на аварийной АЭС уже никого не интересовали. Да и оказались они далеко не столь катастрофичными – не был проплавлен даже прочный корпус реактора.
Я не хочу дальше убеждать кого-то в случайности или неслучайности аварии на Тримайл-Айленде. Выбор нефтяного динозавра, заложенный им бомбардировками Хиросимы и Нагасаки, неверием в атомную энергию, выбором газодиффузного способа разделения изотопов и гонкой с СССР по количеству боезарядов, был в итоге подтвержден в 1979 году. После 1979 года новые блоки АЭС, вплоть до последнего времени, в США не строились. Нефтяной динозавр пропустил целых тридцать лет, в то время как ядерный фокстерьер, хоть и делая свои собственные ошибки, хоть и голодая, хоть и отступая на старые рубежи, но упорно и последовательно шел вперед.
Для нас важно другое – с таким отношением к мирному атому, которое сложилось в США после 1979 года, новые АЭС там строились с большим скрипом. Последний ядерный энергоблок из «программы 1970-х» был пущен в США в 1990-м году, то есть самому молодому из «американских призывников» в этом году стукнуло уже 22.
Много это или мало?
Официально почти все реакторы в мире планировались на срок службы в 30 лет, но, по факту, уже стало общепринятой практикой продлевать им ресурс до 40 лет. Больше 40 лет во всем мире пока прослужили лишь 20 реакторов (самые старые реакторы работают по 43 года), поэтому, наверное, можно представить себе 50-летний реактор, но уж никак не «столетний атомный котел». Да и эксплуатировать старые реакторы, как показал пример японской Фукусимы, лучше до первой возможности их замены на более совершенные, поскольку многие технические новинки, которые уже штатно устанавливаются на новые модели реакторов, например те же ловушки расплава активной зоны, просто не предусмотрены в старых АЭС.
А теперь оценим, что надо миру в целом для создания инфраструктуры будущей ядерной энергетики. Просто посмотрим на планы ближайшего будущего в сравнении с фактами недавнего прошлого.
Вот пуски реакторов по годам – исторические и запланированные в ближайшем будущем:
На приведенной диаграмме вы можете видеть, что за период
2021–2030 годов в мире надо будет заменить… всего лишь 192 реактора. Чуть меньше половины от существующего мирового парка ядерных реакторов, если кто плавает в цифрах. Задача, которая должна быть запланирована уже сейчас, причем в темпе первых советских пятилеток, с напряжением всех сил заинтересованных в этом стран. Необходимо строить так, как строили при Сталине, при Джонсоне, при Форде и при Картере, вводя тогда по всему миру в строй по 30–35 реакторов в год.
Понятное дело, данная задача касается в первую очередь тех, кто строил реакторы давно и помногу, а именно – Европу, отчасти – Японию и в самой непосредственной мере – США.
Как я сказал, после 1990-го года реакторы в США не строились и многим из них уже по 35–40 лет. Короче, у кое-кого уже почти дембель, у кого-то контракт на сверхсрочную службу, а вот салаг-новобранцев – раз-два и обчелся.
Значит в ближайшее время радикальное обновление реакторного парка светит (и греет, и опустошает в перспективе кошелек) именно Европе и США.
И?
И ничего. Новые стройки европейских стран и США совершенно не похожи на 192 реактора, которые надо планировать к постройке уже сегодня, а начинать строить уже через 7 лет. Реакторы в мире строят Россия, Китай, Индия, Южная Корея и даже Пакистан, ОАЭ и Белоруссия, но никак ни США.
В чем же проблема? Давайте искать логическое объяснение. И мы его находим. У нефтяного динозавра с ядерной энергией сплошные проблемы. Например, у него почти нет урана. Да и нефти уже практически не осталось. Голод наступает на динозавра по всем фронтам.
Ключевые слова: ученые, АЭС, «битва за уран».
Ключевые смыслы: голод наступает, но не охота перемен.
Юстас Алексу:
Посмотри график. В мире что-то назревает! Последние 25 лет все стремяться к войне!
Алекс Юстасу:
Сам вижу!
Капица Алексу:
Если бы вместо миллиардов, которые тратятся на вооружённые силы, нашлись бы миллионы на образование и здравоохранение, то для терроризма не было бы места.
Даймонд Алексу:
Я не знаю ни одного случая, когда коллапс общества был бы вызван единственно причинами экологического характера, всегда находятся другие сопутствующие факторы. Четыре фактора из этого набора – разрушение среды обитания, изменение климата, враждебные соседи и дружественные торговые партнеры – могут иметь или не иметь значения для отдельного общества. Пятый фактор отношение общества к окружающей среде – всегда важен.
Алекс всем:
Работаем, поехали дальше!
Глава 14. Здравствуй, кризис. Здравствуй, мировая война
Для пытливого читателя предстоит работа с новым оптическим прибором: лупой. Под лупой можно будет рассмотреть «всплытие» энергетических реликтов XIX века, а также осознать ограниченность возможностей розжига сил экономики подобным способом (даже при наличии чудесной линзы, которая в определенной позиции может сгодиться и для создания условий горения пожароопасных материалов). Разглядывая мир под увеличительным стеклом, становится очевидно, что это не случайный разовый фактор, который вызвал кризис то там, то сям. Это, в общем-то, «пожар по ранее тщательно разработанному плану», то есть устойчивый процесс деградации внутрисистемных факторов жизни обществ – «двойная» негэнтропия. В народе о подобных ситуациях говорят: «За что боролись, на то и напоролись». А напоролись на банальную исчерпаемость ресурса, да на иллюзии дешевых солнечных дров, послушных воздушных потоков и прочая, и прочая.
Ситуация, когда ты сидишь на остром пике энергии минеральных топлив, очень неприятна. Тем более она неприятна, если ты по собственной глупости не успел на уходящий в будущее поезд ядерной энергетики. За тучный XX век у США выработалась привычка жить на широкую ногу, и изменять свои привычки они не очень спешат. Тучный динозавр пытается законсервировать свое удобное и уютное «сегодня» как можно дольше, а в идеале – и навсегда. Но это невозможно по определению, ведь жизнь все время идет вперед. И нам стоит, оттолкнувшись от исходных данных о проблемах нефтяного динозавра и о перспективах ядерного фокстерьера, понять, какие же сценарии мы можем увидеть в мире условного «завтра». Да, «послезавтра» нефти уже не будет и ее должны заменить какие-то другие источники энергии, конечно же, если мы не хотим обратно в пещеры к вкусным личинкам и копченым крысам. Итак, рассмотрим, что будут делать динозавр и фокстерьер в ближайшем будущем. Ведь нам с вами надо будет жить именно в это непростое время. Во время пика энергии, точки бифуркации, во время слома энергетического уклада, бури, натиска и грозы.
Ну а поскольку мир всегда стоит воспринимать не только как борьбу бобра с ослом, добра со злом, то нам стоит попутно рассмотреть и все те альтернативы, которые неизбежно будут возникать в точке кризиса.
Ведь момент кризиса – это время, когда скрепы старого мира уже начинают трещать по швам, а мир лихорадочно нарабатывает новые правила игры и новую реальность. Старой реальности уже нет, а новая реальность еще не появилась.
Что говорит нам эволюция о стадиях кризиса?
Любой цивилизационный кризис всегда носит внутренний характер. Даже если бы в 1950-м году на Нью-Йорк упал метеорит размером с Международный Торговый Центр, США бы отряхнулось, очухалось и пошло бы дальше. Об этом, кстати, и говорит теория прерывистого равновесия Жерихина, уже упомянутая нами: никакой разовый внешний фактор не может сам по себе вызвать кризис устойчивой, упорядоченной структуры. Все, что он может сделать, – это чуть-чуть ускорить и вывести наружу уже скрытые, шедшие до сих пор в системе процессы. Гнилое дерево упадет в грозу не потому, что ветер, а потому что гниль уже съела его изнутри.
Перед описанием сценария мирового кризиса «в динамике и покадрово», пробежимся по основным этапам развития кризиса в рамках теории прерывистого равновесия, разработанной Владимиром Жерихиным.
Первым проявлением кризиса цивилизации явится разделение единой системы мира на независимые, «суверенные» части. Что, собственно, произойдет? Если речь идет об экосистеме, то каждый из ее отдельных блоков начинает вести себя так, чтобы сократить свои собственные издержки, не обращая внимания на общие издержки экосистемы. Фокстерьеры отделяются от динозавров, создавая свой «блекджек с поэтессами» и свое, совершенно отличное от старого, сообщество. Динозавры же в этот самый момент пытаются охранять свои кладки и яйца от юрких фокстерьеров.
То же самое произойдет и в мировой цивилизации в ближайшем будущем. Каждая из подсистем начинает оптимизировать себя, не обращая внимания на интересы целого мира. Примеров можно привести множество, например то, что мы сейчас называем «крахом глобализации», это уже очень конкретный пример разделения прежде единой мировой системы. Как будут «суверенизироваться» каждый из блоков мировых гегемонов, которые завязаны на энергию прошлого и энергию будущего, я покажу с примерами чуть ниже по тексту главы.
Суверенизация отдельных блоков приводит к росту напряжения в системе и к вымыванию из нее наименее жизнеспособных видов, как это происходит в природе, или социальных групп, сообществ и государств, как это происходит в единой системе мировой цивилизации. При этом общие издержки системы увеличиваются, а ее устойчивость падает.
Затем, когда блоки уже обособятся и замкнутся в себе, система начнет меняться, и на этой стадии происходит очень любопытное явление, которое биологи называют «всплытием реликтов». Неожиданно появляются совершенно архаичные формы, казалось бы, давно и надежно исчезнувшие из геологических или исторических летописей. Это происходит не очень долго, тем не менее именно «всплытие реликтов» характеризует момент острого и необратимого кризиса системы. Мы сейчас увидим многие из очень архаичных цивилизационных форм, и я покажу этот момент на примере Китая и, отчасти, Европы.
Далее, с развитием кризиса, «вымывание» и «вымирание» видов продолжается. В случае же мировой системы – многие сообщества, государства и даже цивилизации могут не дожить до «светлого послезавтра». Вечные ценности могут оказаться совсем не вечными. Процесс распада связей в этот момент ускоряется, и происходит очень быстрое упрощение системы с резким падением ее разнообразия.
После этого система начинает, наконец, изменяться, и ее управляющие ниши, те самые «места абсолютных хищников», занимают недавние маргиналы, которые находились на периферийных позициях и были не так сильно затронуты общим кризисом. Эти маргиналы и изгои появляются на мировой арене не просто так и не из «ниоткуда».
Место появления этих маргиналов и бывших изгоев всегда известно и определено. Это – ближняя периферия мировой системы. Центр мира, его цивилизационный гегемон, обычно слишком хорошо приспособлен к существующему мироустройству и ему незачем изменяться. Дальняя периферия и хотела бы измениться, да нет вообще никаких ресурсов для развития. Помните, станция слежения за ракетами «Зенит» и железная чушка? А вот у ближней периферии есть и немного ресурсов, и желание вырваться вперед. И именно она почти всегда подхватывает ход прогресса из ослабевших рук или лап прошлого гегемона.
И, наконец, мы видим последний, уже позитивный акт кризиса – после разделения системы, всплытия реликтов, ее упрощения и маргинализации начинается новый эволюционный рост, быстрое усложнение системы и переход ее на новый уровень развития. Здравствуй, послезавтра, здравствуй, новый мир. Всегда мы наблюдаем одну и ту же картинку – некая довольно устойчивая система за счет внутренних процессов переходит в неустойчивое состояние, разделяется, впадает в архаику и варварство, маргинализуется, упрощается, и лишь затем начинается новый рост. В биологии примеров, когда удалось перейти на новый уровень развития без первичного упрощения, не было. Возможно ли это в социологии – неизвестно.
Есть некая надежда, что, может быть, в принципе и возможно. Есть задумки об этом, будут в отдельной главе, да и вся эта книга – это попытка рассказать людям о кризисе и об их действиях в нем. Но исторический опыт особого оптимизма не вызывает, скорее всего без архаики и варварства нам все же не обойтись. Возможно, цивилизационный кризис в мировой системе подчиняется таким же законам, как и системный кризис экологической системы. И сначала идет отступление, регресс, и лишь после этого регресса начинается следующий этап – подъем. В биологии регресс определятся как снижение разнообразия видов, в мире регресс можно наблюдать как уменьшение разнообразия форм деятельности и общее падение уровня жизни.
Кризис уже на пороге. Что мы увидим в ближайшее время?
Первое, что нам предстоит увидеть, – это последний прыжок динозавра в тщетной надежде ухватить кусок ускользающей энергии ископаемой нефти. И, скорее всего, это будет прыжок мировой войны.
В революционное время, которое всегда сопутствует смене энергетических укладов, почему-то всегда в мире гремит мировая война. Каждый из блоков пытается решить свои внутренние проблемы, причем часто – за счет других. И как мы помним из курса новейшей истории, всякая революция лишь тогда чего-нибудь стоит, если она умеет защищаться.
К сожалению, эта нехитрая истина применима к взаимоотношениям стран в современном мире все в большей и большей мере. Положения Устава ООН, Венской конвенции или Вестфальской системы мира все в большей и большей степени игнорируются теми странами, которые выбрали легкий и простой путь жизни по законам джунглей: право сильного и каждый сам за себя. И в числе первых у нас именно он – наш любимый нефтяной динозавр. В общем, с Днем нефтяника вас, господа.
Посмотрим на мировую торговлю нефтью в 2011 году. И, рассмотрев ее детально, мы сразу увидим, в чем проблема современного мира для США. Проблема эта структурная, и она – следствие существующего мирового расклада на глобальном энергетическом рынке. Застывшие цифры мировой торговли нефтью в 2013 году выглядят вот так:
Если рассматривать эти цифры в статике, то мир выглядит достаточно спокойным местом – Россия, страны Ближнего Востока и Северной Африки, Канада и Венесуэла нефть продают, а Европа, Япония, США и Китай ее покупают.
Однако гораздо печальнее динамика данного процесса, причем достаточно уже анализа цифр последнего десятилетия, чтобы ощутить, насколько мир становится все более похожим на мир стихотворения Редьярда Киплинга, в котором все четко расставлено по своим местам: «Оставь подбирать за тигром шакалу и иже с ним. Волк чужого не ищет, волк довольствуется своим!».
Мировая торговля нефтью стремительно сокращается.
Да, можно еще спорить, карабкается ли мир к «пику нефти» – или он уже вышел на короткое плоскогорье, на котором сможет балансировать еще несколько лет или даже целое десятилетие, но мировая торговля нефтью коллапсирует вот уже с 2005 года.
Что характерно, у американского патологоанатома EIA (Energy Information Agency) данные об экспорте нефти различными странами присутствуют только до 2009 года. Наверное, потом их стало внезапно трудно собирать, ну или смысл этих данных стал угрозой для существующего статус-кво на рынке мировой торговли энергией.
Собственно говоря, даже если рисовать картинку только по данным, доступным сейчас на сайте EIA, то уже по ним сразу видна вся безрадостность складывающейся динамики.
Если же использовать данные статистических отчетов еще одного патологоанатома – компании «Бритиш Петролеум» (ВР), картина вроде бы как будет более оптимистична. Мировая торговля, по данным ВР, пока неуверенно болтается в районе 53–55 Мбд, но по статистике, предоставляемой ВР, тоже можно увидеть око грядущего тайфуна на мировом рынке нефти оно просто не столь очевидно показано, как на отчетах EIA.
При этом, конечно, надо сказать, что, как и в случае запасов различных стран, данные разных патологоанатомов касательно мировой торговли нефтью весьма неслабо находятся в противоречии друг с другом – впрочем, к этому я уже привык. Кроме того, в статистике ВР встречные потоки между странами никак не очищаются. Если США продали нефть Канаде, а Канада продала нефть США – оба эти потока найдут отражение в статистической таблице. Ну и, конечно, «увеличат» мировую торговлю нефтью, как в старом анекдоте о том, что «в нашем пионерлагере сегодня смена постельного белья – первый отряд меняется бельем со вторым отрядом». Таким образом, статистика ВР еще и неэквивалентна статистике EIA.
Вот сведенная таблица импорта нефти по статистическим отчетам ВР за период 2004–2011 годов:
А вот график, построенный на основании этой таблицы:
На графике все цифры уже говорят сами за себя – мировая торговля нефтью все больше и больше обходит стороной страны, выбравшие «свободу» под тенью нефтяного динозавра. И все больше и больше перемещается в страны Юго-Восточной Азии, Китай и Индию. Учитывая желание всех этих стран запрыгнуть в ядерный поезд, ситуация очень проста – фокстерьеры все больше и больше «объедают» нефтяного динозавра. Даже на его законном нефтяном поле.
США, Европа и Япония получают все менее и менее весомую долю мирового нефтяного пирога. От высот предкризисного 2007 года импорт нефти в эти страны упал на 14–17 %. Как же им обеспечивать реальный рост своих экономик в столь сложных условиях?
Причем, если для случая США, в силу их достаточно большой территории, паллиативный выход все-таки нашелся в массированном освоении сланцевой нефти, то для Европы, и особенно Японии, картинка вообще получилась невероятно безрадостной.
Первичную энергию брать на глобальном рынке особо-то и неоткуда, а местное «экологически-алармистское» лобби в Европе и Японии вовсю травит атомную индустрию и традиционную угольную генерацию в этих странах. Отсюда, собственно говоря, и интерес Европы и Японии к российскому, катарскому, иранскому или любому другому газу – экономия-то экономией, но промышленность и транспорт чем-то кормить все равно надо!
Причем, если европейская идея «пассивного дома», при определенных условиях, может увлечь, то идея «пассивной экономики» – это что-то из области клинической психиатрии. Дом, в конечном счете, утеплить можно, а вот как объяснить какой-нибудь термической печи, что с природного газа надо перейти на дрова?
Кстати, для стран ЮВА за этот же период импорт нефти вырос на 16 %, а Китай вообще пошел в мощный спурт, нарастив импорт нефти на 61 %. Вот такая обычная уличная магия. «О, вот эти ребята».
В общем, налицо классический момент: «Чем больше выпьет комсомолец пива, тем меньше пива выпьет хулиган».
Что же бедному динозавру делать в сложившейся международной обстановке?
Судя по всему – только продолжать уже начатое. Захватывать страны, богатые первичной энергией, но неспособные защищаться, и отгонять от своей законной добычи самых слабых приспешников из собственной стаи.
Впрочем, отстрел мелких рапторов и так уже идет по полной программе. Завалилась экономика очередной страны из шакальего списка PIIGS? Посмотри, как маленького раптора из стаи динозавра кормили первичной энергией в последнее время:
Если мы видим, что маленьких нефтяных динозавриков: Испанию, Грецию, Ирландию, Италию и других уже с 2000 года ограничивали в доступе к первичной энергии, то надо ждать изменений. Если у маленьких рапторов бурчит в животике так, что цены на недвижимость и государственный долг уже выросли в разы, то зачем удивляться тому, как все нездорово сейчас в этой стае ящериц? Зачем удивляться безработице, если энергии занять людей чем-то, кроме проституции и батрачества, там уже сугубо нечем?
В общем, смотрите на мировую торговлю нефтью.
Кого из динозавренышей отгоняют от пирога главного нефтяного динозавра, тот очень быстро попадает потом в челюсти и к самому Главному Ящеру. Закон джунглей, Киплинг все честно написал. Это только шмели, трава, мыши и фокстерьеры держатся друг за друга.
А динозавры и рапторы – каждый сам за себя. Это ведь мезозойские джунгли, детка. Блок стран, тотально завязанных на нефть, начал «отстрел» своих самых слабых членов. США решает свои проблемы, наплевав на интересы всяких там греций, испаний или люксембургов.
Это – мир знакомой динозавру нефти. А что там, в новом, нарождающемся мире урана? В нем тоже идет война, пока что скрытая и подспудная, но при этом не менее жестокая.
Вот он. Новый мир урана и тория, который с нами уже последние 50 лет. Как говорится, будущее уже наступило, но явно не равномерным образом, а так, кусками и обрывками своего лика.
Это ядерный мир в спокойном 2010 году. Устроенный и понятный мир, в котором еще не произошло два важных события, воздействие которых на западную программу мирного атома трудно недооценить.
Я говорю об аварии на японской Фукусиме и «Германском консенсусе» 2011 года, в результате которого немецкие «зеленые» добились поэтапного закрытия германских АЭС. Это действие, которое оставило Германии жалкий «обрубок» ее когда-то мощной ядерной генерации, разом сократив число действовавших энергоблоков с 17 до 9, нам еще предстоит оценить в будущем. Не исключено, что в будущем это назовут поворотным моментом, первым признаком грядущего упрощения системы западного мира. Ну а сегодня мы можем лишь изложить известные и видимые нам факты. Ну и дать небольшой прогноз на будущее.
Немецкие «зеленые» в 2011 году, после аварии на Фукусиме, потребовали закрыть все немецкие АЭС, но потом все же согласились на поэтапное их закрытие. Более того, не оставь Германия себе эту «спасательную шлюпку», а партия «зеленых» требовала закрыть именно все немецкие АЭС, я думаю, мы бы сейчас уже не обсуждали ситуацию с продажами природного газа «Газпромом» на европейском рынке. Скорее всего – мы бы уже напряженно следили за репортажами касательно очередного блэкаута где-нибудь прямо посередине Европы, в силу отсутствия там стабильной электрогенерации.
Но как же ветряки и солнечные батареи, скажет читатель? Ведь немцы говорят, что у них уже батарей чуть ли не больше, чем АЭС? Ну да, почти что так. И совсем не так.
Автор верит в то, что в далеком послезавтра мы сможем эффективно утилизировать энергию нашего центрального светила напрямую. Солнечные зеркала на орбите Земли или батареи фотоэлементов на безоблачной Луне – вполне достойное решение. Но то, что предлагается сейчас под видом «зеленых технологий», – это то самое «всплытие реликтов», о котором я говорил в начале главы.
За последний десяток лет Германия в лице своих «зеленых» очень активно лоббировала ввод в строй альтернативных генерирующих мощностей, которые якобы должны были заменить немецкие АЭС в деле генерации электроэнергии. Основным условием для строительства новых мощностей электрогенерации было соответствие их доктрине RES – Renewable Energy Sources – возобновляемые источники энергии. Результатом такой политики явился впечатляющий рост мощностей альтернативной «зеленой» энергетики.
Одновременно правительство Германии проводило дискриминационную политику по отношению ко всем электрогенерирующим мощностям, работающим на минеральном топливе, и особенно по отношению к атомной энергетике.
Люди очень охотно верят в чудо. Это – экономия нашим мозгом наших собственных, весьма ограниченных мыслительных ресурсов. Думать трудно, а думать постоянно – трудно вдвойне.
Поэтому-то столь популярны и понятны людям сюжеты о галушках, которые сами попадают в рот, о скатерти, которая сама готовит обед и ужин, или о печке, которая сама возит главного героя по местам героических и сексуальных подвигов.
И надо сказать, что самобеглая печка – это отнюдь не только исконно русский сюжет. Именно таким сюжетом сейчас является «бесплатная солнечная энергия».
Она, в общем-то, в условиях поверхности небольшой планеты, обращающейся на расстоянии в 150 млн километров от желтого карлика спектрального класса G2, является отнюдь не бесплатной.
Именно этот желтый карлик, наше с вами Солнце, и является той основной печкой, в которую мы хотим засунуть концепцию солнечной энергетики.
С одной стороны – такой спектральный класс нашего Солнца позволил ему светить нам вот уже 4,5 миллиарда лет (и позволит светить как минимум еще 3,5 миллиарда). С другой стороны – светимость нашей центральной звезды хоть и обеспечивает нам комфортную температуру на поверхности нашей планеты, в целом сугубо недостаточна для организации какой-либо эффективной солнечной энергетики, основанной на прямом преобразовании лучистой солнечной энергии в электричество или даже тепло.
Ведь солнечная постоянная на земной орбите составляет всего лишь 1 367 Вт/м.
Именно от значения этой солнечной постоянной и пляшут все расчеты, связанные с солнечной энергетикой. Солнечная постоянная – это и есть та «печка», от которой мы должны измерять судьбу и жизнь революционных преобразований в вопросе построения новой энергетики, основанной на прямом преобразовании энергии Солнца во что-либо отличное от красивого женского загара.
Однако цифра в 1 367 Вт/м солнечной постоянной – это лишь «оценка сверху» для нашего европейского Емели, который хочет использовать данную бесплатную печку для построения коммунизма в рамках отдельного полуострова или хуторского владения на 60 десятин земли.
Поскольку фактические количества лучистой энергии, поступающие на поверхность нашей многострадальной планетки, гораздо скромнее солнечной постоянной, они определяются массой других факторов, главными из которых являются вращение нашей Земли вокруг своей оси, форма планеты (шар) и погода. Вот суровая реальность этой планеты:
Карт такого плана в Сети вы можете найти массу но, как вы видите, реальность езды Емели на «солнечной печке» гораздо скромнее, нежели это нам представляется, исходя из расчетов, проведенных для расположения кочегаров и солнечной печки на околоземной орбите.
Солнечная печка в реальности выдает максимум 350 Вт/м в наилучших условиях какой-нибудь безоблачной Сахары.
Уже в условиях «солнечной Аджарии», в районе курортного Батуми, солнечный паровоз сможет выдать нам и того меньше – всего лишь 170 Вт/м.
Ну а пытаться покатать нашего Емелю на самобеглой печк где-нибудь в районе Москвы или Берлина можно только, если в печку поставить баллон с тоталитарным газом. На уровне мощности солнечной энергии в 120 Вт/м, по-другому печь не поедет. Ну, или Емеле, пожалуй, придется слезть с печи и самому впрягаться в свое транспортное средство.
«Ну и что! – скажут мне адепты солнечной печи. – Мы что-нибудь придумаем! Поставим концентраторы, например! Чтобы у нас было, как на орбите Меркурия, не меньше чем 10 000 Вт/м! Тогда уж точно печка поедет!»
Да, можно и так, отвечу я.
Можно поставить концентраторы и даже запустить какой-нибудь паровой цикл на воде или на фреоне. Можно воткнуть в центре концентратора и фотоэлемент, но тут главное – не переусердствовать с нагревом, ибо все, что мы не превратим в электричество, нам надо посчитать в тепло. И наша печка просто может сгореть от перегрева. По-честному, чисто за счет Первого начала термодинамики – все, что не забрали, надо излучить вокруг, в окружающую среду в виде тепла. Не можешь излучить тепло – нагревайся. Отсюда следует, что если фотоэлемент и не сгорит, то достаточно неслабо уменьшит свою полезную мощность.
Реальная температура фотоэлемента определяется просто – при заданных температуре воздуха, концентрируемом солнечном потоке и еще парочке параметров.
Например, если вдесятеро поднять солнечный поток на фотоэлемент, то он при температуре воздуха в 45 вполне спокойно нагревается свыше 300 . Впрочем, даже для нормального потока и для обычной температуры воздуха в Сахаре в 45 температура фотопанельки уже резво скачет к 75 .
Для понимания того, что такое 300 или даже 70 для современных фотоэлементов, вот вам небольшой скучный график:
Как всегда, эти печальные ученые мешают Емеле поехать на бесплатной печке.
В итоге получается печаль вселенского масштаба – там, где солнца мало (например в солнечной Аджарии), фотоэлементы нельзя сказать что сильно эффективны, а там где солнца много, как в той же Сахаре, почему-то еще и жарко, и фотоэлемент перегревается. К чему бы это?
«Мы будем охлаждать фотоэлемент!» Да не вопрос. Можно воздухом, что неэффективно, можно водой (особенно в Сахаре!). Короче, невесело по-любому.
«Ладно, тогда поставим зеркала, а греть будем какую-нибудь бочку с фреоном!» Можно и так, получается даже очень красиво – солнечные электростанции с зеркалами в южной Испании выглядят как громадные искрящиеся цветки. Правда, почему-то такая технология оказывается совсем не дешевле, чем для случая использования фотоэлементов.
Как видите, энергия нефти, газа и угля, и особенно энергия атома, гораздо выгоднее ветряков или солнечных электростанций.
Концепт «бочки с водой и поля зеркал» на этом графике – это CSP (combine solar plant), то есть комбинированная солнечная электростанция. И эта себестоимость, заметьте, посчитана для случая солнечной Испании, которая как минимум на 50 % более солнечна, чем солнечный Батуми. Про Минск, Москву или даже Симферополь я лучше промолчу. Тут Емеля должен будет кочегарить печку сам.
Как видите, бесплатная самобеглая печка оказывается не такой уж бесплатной. Неудивительно в связи с вышеизложенным, что «Белое солнце пустыни», последняя надежда Четвертого Рейха, проект Desertec погас, так и не загоревшись. Солнечные дрова у нас пока очень сырые.
А что? Зеркала надо мыть, чистить, защищать от песка, да и вообще – постоянно поворачивать вслед за Солнцем для концентрации лучей на бочке с фреоном. Ужас. Емеля хотел на печке лежать и о вечном думать, а тут, оказывается, зеркала крутить надо круглый световой день.
Да, световой день! Подождите, подождите. А как же вечер? Как же ночь? Ведь «любовь приходит и уходит, а кушать хочется всегда!». Солнце ведь садится каждый день!
Говорить о суточном графике мощности в случае ветра и солнца без слез нельзя. И даже как-то и неудобно – ведь это вообще напрочь хоронит всю доктрину RES.
«Мы телевизор и при свечке посмотрим, чай не гордые!» Знаменитая фраза из страшных российских 1990-х актуальна и сейчас. Суточный график потребления энергии в индустриальных северных странах забивает еще один гвоздь в гроб поклонников полежать на солнечной печке.
Одно дело, если мы имеем идеальное общество потребителей, которые создают спрос на гаджеты и жопоохлаждалки в какой-нибудь солнечной Калифорнии.
И совсем другое дело, когда в холодной северной стране люди возвращаются после напряженной работы днем и хотят посидеть за чаем при электрическом свете, а не при хай-тек лучине. Тут можно даже и не считать телевизор – он потребляет сейчас не так много.
Как видите, графики отличаются, причем разительно. Кто не работает, тот ест.
Например, Москва сейчас уже представляет собой переходный график от работящей Белоруссии к ленивой Калифорнии, с более смазанным утренним пиком и с большим «плато» на дневной мощности – за счет потребления освещения в многоэтажной плотной застройке офисов или на нужды эскалаторов и лифтов торговых центров.
Впрочем, до кондиционеров Калифорнии нам еще работать и работать. В смысле расслабляться и расслабляться. Ну и, конечно же, электрочайники и «Доширак» в офисах. Это вселенское зло. Кстати, желательно чайники вообще убивать, пока они маленькие, и не выросли в солнечные паровозы, которые больше жрут энергию, нежели ее производят на благо людям.
Есть, конечно, пример использования ветра и солнца для компенсации суточных пиков мощности в той же Германии, которая надеялась перекрыть солнцем и ветром неравномерность потребления энергии в своей сети, в чем-то тоже очень показательный.
Сверху у нас наиболее благоприятный для солнечной энергетики месяц май, а снизу у нас – тусклый и беспросветный февраль.
Читать бесплатно другие книги:
