A. Влияние отраслей промышленности на экологию окружающей среды (стр. 8 )

Атомная станция водоснабжения (АСВ). В подземно-наземной энергетике используются не сложные паровые котлы перегретого пара, а установки насыщенного пара (попросту, кипятильники), что позволяет легко использовать минерализованные воды во втором контуре, превращая установку в атомную станцию водоснабжения (АСВ). Для АСВ можно использовать совсем малые глубины — порядка десятков метров. Естественно, что должна осуществляться утилизация энергии пара, например, путем выработки электроэнергии на турбинах низкого давления. Причем для целей АСВ, чем ниже энергетическое КПД станции, тем лучше. Использование АСВ позволит решать проблемы орошения земель. Более того, в будущем именно использование атомного водоснабжения станет главным средством решения проблемы водоснабжения в засушливых странах, а для Средней Азии позволит решить проблему Аральского моря.

Атомная станция нейтронов (АСН). АСН есть атомная станция, в которой главным продуктом являются нейтронные потоки. Это может быть исследовательская атомная станция, либо станция для использования нейтронных потоков (или вторичных излучений) с производственными целями. Ее схема остается той же самой, глубина расположения выбирается из условий безопасности. Преимущество подземного размещения ядерного реактора, кроме безопасности, состоит в том, что он строится прямо по месту и может иметь любую желаемую конфигурацию — прямоугольную, шарообразную, вертикальную цилиндрическую, плоскую, коническую, треугольную и любую иную в зависимости от требуемого нейтронного поля. Ведь проблема прочности решается совсем по-иному. Он одинаково доступен с трех сторон для вывода нейтронных потоков. Думается, что роль АСН будет в будущем возрастать, так как нейтронные (или иные радиационные) воздействия будут все больше использоваться в промышленности и науке. Сейчас использование нейтронных воздействий сдерживается их труднодоступностью. Ведь исследовательские реакторы зачастую маломощны и нацелены на научные исследования, а к крупным реакторам электростанций широкий допуск невозможен ввиду их высокой опасности и по соображениям антитеррористической защиты. А подземная нейтронная станция откроет широкий доступ к мощным нейтронным потокам всех потребителей, которые в них нуждаются. А для слабых радиационных воздействий можно использовать радиоактивные отходы атомных станций.

Комплексные атомные станции. Естественно, что кроме специализированных возможны и комплексные установки — АСТЭ, АСВЭ, АСТВ и АСТВЭ. Можно их все комплексировать также с АСН. И здесь глубина размещения выбирается из компромисса требований. В комплексных установках возможно наиболее эффективное использование ядерной энергии, и даже низкий энергетический КПД таких установок становится вовсе не пороком, а в некоторых случаях даже достоинством.

Достоинства ядерного топлива:

1.Высочайшая энергоемкость, превышающая энергоемкость химического топлива в тысячи раз.

2.Отсутствие потребности в атмосферном воздухе.

Недостатки ядерного топлива:

1. Потенциальная возможность аварии с самыми катастрофическими последствиями глобального характера.

2. Опасные отходы, сохраняющие это свойство в течение сотен и тысяч лет.

3. Сложность ликвидации ядерного энергетического объекта.

4. Ядерная энергетика как источник распространения ядерного оружия.

5. Доступность для терроризма и шантажа с катастрофическими последствиями.

Первое показал Чернобыль. Но он показал это отнюдь не в полной мере. Представим, что такая авария произошла в Европе. Кто бы пошел ее ликвидировать, кто из европейцев пошел бы на крышу сбрасывать осколки графита, кто из них полетел бы на вертолете сбрасывать песок в жерло реактора? Мы даже не представляем, как бы смогли европейцы справиться с этой аварией. Только мужество и самоотверженность советских людей, отдававших собственные жизни и здоровье, смогли укротить Чернобыль. Но если бы над АЭС был бетонный колпак, то наступил бы полный апокалипсис. Ведь тогда вообще было бы непонятно, как заглушить реактор. Реакция развивалась бы до момента, пока давление и температура не взорвали бы колпак изнутри, и что было бы дальше — даже трудно представить. Все уверения об абсолютной безопасности нынешней ядерной энергетики можно принять на веру. Но ведь существуют вещи невероятные. И если результатом этой “невероятности” может стать радиационное заражение континентов, гибель или заболевание десятков и сотен миллионов людей, то надо и ее учитывать и не принимать решения, где такая “невероятность” присутствует, как это сделали миллионы европейцев.

Концепция безопасной ядерной энергетики. Представим себе, что из земли выходит конец трубы, из которой истекает пар. Этот пар можно направить либо на турбину, либо прямо подавать в дома для отопления. Сам пар — рабочее тело — создается на глубине под землей с помощью ядерного реактора. Другими словами, имеем искусственный гейзер, создаваемый с помощью атомной энергии. А использование рабочего тела происходит уже на поверхности земли. Таким образом, безопасная ядерная энергетика есть смешанная подземно-наземная энергетика. Создающий наибольшую опасность ядерный реактор — генератор рабочего тела — под землей, на безопасной глубине, устройства использования рабочего тела, не создающие опасности — на поверхности земли. С поверхности к ядерному реактору ведет только шахта лифта, которая находится постоянно под замком, так как в нормальном режиме под землей нет обслуживающего персонала. Опасность терроризма, а также военного нападения полностью исключается. Этим полностью используются достоинства ядерного топлива — отсутствие потребности в атмосферном воздухе и малая потребность в топливе. Ведь доставить на глубину раз в два-три года сборку ТВЭЛов совсем не то же, что доставлять туда ежедневно эшелоны с углем, если бы мы на его месте поместили угольную топку. Ядерный реактор чрезвычайно компактное устройство. И это также благоприятствует размещению его под землей. Но поместив ядерный реактор под землей, мы этим самым включили новый физический фактор — гравитацию. И новый принципиальный момент состоит в том, чтобы сделать этот фактор технологическим. Другими словами, размещать ядерный реактор не просто на безопасной, а на технологической глубине, определяемой требуемыми характеристиками пара. Вместо ненадежного механического насоса, являющегося источником движения рабочего вещества в реакторе, использовать абсолютно надежную гравитационную силу, отказ которой невозможен.

Итак, две главные сущности безопасной ядерной энергетики:

1. Разделение устройств создания рабочего тела и его использования по глубине.

2. Размещение ядерного реактора на технологической глубине, обеспечивающей получение рабочего тела с требуемыми характеристиками.

Экологические проблемы ядерной энергетики. Подземно-наземные атомные станции не дают загрязнения поверхности земли и атмосферы, не оказывают радиационного и теплового воздействия. Возможное радиационное загрязнение подземного пространства в любом случае гораздо менее опасно, чем загрязнение поверхности земли и может быть легко сведено до самого безвредного уровня. Именно подземно-наземная ядерная энергетика есть путь резкого улучшения экологии в России. Более того, она будет способствовать улучшению экологии и косвенным образом. Мы имеем в окрестности реактора большое трехмерное подземное пространство с дешевой энергией и хорошими коммуникациями и транспортной связью с поверхностью. И постепенно под землю, по соседству с атомной станцией будут перемещаться с поверхности земли различные вредные производства, что также будет способствовать улучшению экологии.

Ядерная энергетика до недавнего времени рассматривалась как наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так и со щадящим воздействием на среду. К преимуществам относится также возможность строительства АЭС, не привязываясь к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в связи с малыми объемами. Достаточно отметить, что 0,5 кг ядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 тонн каменного угля. До середины 80-х годов человечество в ядерной энергетике видело один из выходов из энергетического тупика. Только за 20 лет (с середины 60-х до середины 80-х годов) мировая доля энергетики, получаемой на АЭС, возросла практически с нулевых значений до 15-17%, а в ряде стран она стала превалирующей. Ни один другой вид энергетики не имел таких темпов роста. До недавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались с захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков эксплуатации. Имеются данные, что стоимость таких работ составляет от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС. При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в среду крайне незначительны. В среднем они в 2-4 раза меньше, чем от ТЭС одинаковой мощности. К маю 1986г. 400 энергоблоков, работавших в мире и дававших более 17% электроэнергии, увеличили природный фон радиоактивности не более чем на 0,02%. До Чернобыльской катастрофы не только в мире, но и в России никакая отрасль производства не имела меньшего уровня производственного травматизма, чем АЭС. За 30 лет до трагедии при авариях, и то по нерадиационным причинам, погибло 17 человек. После 1986 г. главную экологическую опасность АЭС стали связывать с возможностью аварий. Хотя вероятность их на современных АЭС и невелика, но и она не исключается. К наиболее крупным авариям такого плана относится случившаяся на четвертом блоке Чернобыльской АЭС. По различным данным, суммарный выброс продуктов деления от содержащихся в реакторе составил от 3,5% (63 кг) до 28% (50 т). Для сравнения отметим, что бомба, сброшенная на Хиросиму, дала только 740 г радиоактивного вещества. В результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглась территория в радиусе более 2 тыс. км, охватившая более 20 государств. В пределах бывшего СССР пострадало 11 областей, где проживает 17 млн. человек. Общая площадь загрязненных территорий превышает 8 млн. га. В результате аварии погиб 31 человек и более 200 человек получили дозу радиации, приведшую к лучевой болезни. 115 тыс. человек было эвакуировано из наиболее опасной (30-километровой) зоны сразу после аварии.

Число жертв и количество эвакуированных жителей увеличивается, расширяется зона загрязнения в результате перемещения радиоактивных веществ ветром, при пожарах, с транспортом и т. п. Последствия аварии будут сказываться на жизни еще нескольких поколений. После аварии на Чернобыльской АЭС отдельные страны приняли решение о полном запрете на строительство АЭС. В их числе Швеция, Италия, Бразилия,
Мексика. Швеция, кроме того, объявила о намерении демонтировать все действующие реакторы (их 12), хотя они и давали около 45% всей электроэнергии страны. Резко замедлились темпы развития данного вида энергетики в других странах. Приняты меры по усилению защиты от аварий существующих, строящихся и планируемых к строительству АЭС. Вместе с тем человечество осознает, что без атомной энергетики на современном этапе развития не обойтись. Строительство и ввод в строй новых АЭС постепенно увеличивается. В настоящее время в мире действует более 500 атомных реакторов. Около 100 реакторов находится в стадии строительства. В процессе ядерных реакций выгорает лишь 0,5-1,5% ядерного топлива.

Ядерный реактор мощностью 1000 МВт за год работы выделяет около 60 т радиоактивных отходов. Часть их подвергается переработке, а основная масса требует захоронения. Технология захоронения довольно сложна и дорогостояща.

Отработанное топливо обычно перегружается в бассейны выдержки, где за несколько лет существенно снижается радиоактивность и тепловыделение. Захоронение обычно проводится на глубинах не менее 500-600 шурфах. Последние располагаются друг от друга на таком расстоянии, чтобы исключалась возможность атомных реакций. Неизбежный результат работы АЭС - тепловое загрязнение. На единицу получаемой энергии здесь оно в 2-2,5 раза больше, чем на ТЭС, где значительно больше тепла отводится в атмосферу. Выработка 1 млн. кВт электроэнергии на ТЭС дает 1,5 км³ подогретых вод, на АЭС такой же мощности объем подогретых вод достигает 3-3,5 км³. Следствием больших потерь тепла на АЭС является их более низкий коэффициент полезного действия по сравнению с ТЭС. На ТЭС он равен 35%, а на АЭС - только 30-31 %.

В целом можно назвать следующие воздействия АЭС на среду:

- разрушение экосистем и их элементов (почв, грунтов, водоносных структур и т. п.) в местах добычи руд (особенно при открытом способе);

- изъятие земель под строительство самих АЭС. Особенно значительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800-900 га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания 1м и высотой, равной 40-этажному зданию;

- изъятие значительных объемов вод из различных источников и сброс подогретых вод. Если эти воды попадают в реки и другие источники, в них наблюдается потеря кислорода, увеличивается вероятность цветения, возрастают явления теплового стресса у гидробионтов;

- не исключено радиоактивное загрязнение атмосферы, почв и вод в процессе добычи и транспортировки сырья, а также при работе АЭС, складировании и переработке отходов, их захоронениях.

Проблема радиоактивных отходов. Проблема радиоактивных отходов находит простое решение в системе подземно-наземной энергетики. Они могут храниться прямо возле станции в подземных штреках, которые создаются по мере накопления отходов. Важно отметить, что это не могильники, не свалки, а производственные цеха при атомной станции, которая может функционировать сотни и тысячи лет, и все это время отходы будут храниться под наблюдением. Можно надеяться, что через сотни лет найдут и другое решение этой проблемы. Более того, эти отходы есть источник ценного физического воздействия — радиоактивного и могут стать подсобными производствами при атомной станции, например, по стерилизации продуктов, материалов и т. д. При крупных станциях возможно создание установок по регенерации топливных элементов. Этим самым резко сокращаются перевозки радиоактивных материалов. Постепенно все работы с радиоактивными материалами или большая их часть будет переноситься под землю в окрестности атомных станций, очищая поверхность земли от радиоактивных воздействий.

Ликвидация атомных станций. Ликвидация современных атомных станций — это та головная боль, которая уже нависает над атомщиками. По подсчетам их ликвидация может стоить больше, чем само строительство. Подземно-наземные атомные станции рассчитаны на работу не на десятки, а на сотни и даже тысячи лет, аналогично тому, как на неограниченный срок службы рассчитан, к примеру, городской метрополитен. Ведь с самой подземной инфраструктурой ничего не может произойти, она изнашивается, но может ремонтироваться. Могут меняться части реактора и других устройств. Но вся подземная инфраструктура, фактически, вечна. Иногда может возникнуть проблема ликвидации атомной станции. Решается она просто. Радиоактивные помещения и сам реактор просто тампонируются — заполняются или заливаются специальными материалами. В таком виде они могут находиться сотни и тысячи лет.

Проблемы нераспространения ядерного оружия. Мирная атомная энергетика стала источником распространения ядерного оружия. Но подземно-наземная ядерная энергетика решает проблему нераспространения наиболее эффективно. Так как реактор может работать в безлюдном режиме с управлением с поверхности, то в договоре на строительство атомной станции оговаривается работа реактора под замком. Лишь на смену топлива приезжают представители МАГОТЭ, под наблюдением которых производится замена топлива, старые топливные элементы вывозятся, а реактор снова закрывается на замок. Этим самым полностью исключается возможность создания ядерного оружия на базе атомной станции и использования для этих целей извлекаемых расщепляющихся материалов.

Создание кругооборота минеральных ресурсов. АСВ могут использовать подземные источники воды. Соответственно в окрестности водозабора АСВ создается воронка депрессии давления, благодаря которой подземные воды движутся к водозабору. Можно на периферию этой воронки депрессии закачивать сточные воды, которые будут двигаться контролируемым образом к водозабору, по пути фильтруясь и очищаясь, а через кипячение полностью доводясь до кондиций чистой воды. При этом можно иметь разные точки закачки сточных вод в зависимости от их характера. Например, в одну точку закачивать сточные воды с тяжелыми металлами, в другую — с другими загрязнителями. При этом будет происходить концентрация загрязняющих материалов, фактически, создаваться искусственные месторождения, которые в дальнейшем смогут разрабатывать будущие поколения. В настоящее время человек ведет хищническое истребление минеральных ресурсов Земли. Разрабатываются месторождения, полезные элементы концентрируются, используются, а затем рассеиваются по всей земле хаотичным образом. Атомная энергетика позволит создать кругооборот минеральных ресурсов. Для этого отработанные материалы растворяют, разбавляют и закачивают в воронку депрессии, создавая при этом вторичные месторождения для потомков.

Экономика подземно-наземной ядерной энергетики. Подземно-наземная ядерная энергетика дает кратное удешевление ее продуктов.

1. Стоимость реактора снижается в несколько раз ввиду замены дорогостоящего металлического силового корпуса тонкостенной металлической и бетонной облицовкой. Строительство и сборка реактора по месту будет гораздо дешевле, чем изготовление его в заводских условиях, перевозка и монтаж. Ядерный реактор также удешевляется за счет упрощения функции — это не паровой котел перегретого пара, что сильно усложняет конструкцию ТВЭЛОВ, так как заставляет рассчитывать на работу в нескольких фазовых средах, а кипятильник, в котором ТВЭЛЫ рассчитываются на работу в одной фазе — водной. Эксплуатационные затраты вообще почти нулевые за исключением затрат по периодической смене топлива.

2. В случае использования реактора в системе АСЭ стоимость наземных сооружений снижается в десять и более раз. Нет нужды в бетонном колпаке, нет нужды в специальных средствах безопасности, нет необходимости строить специальные городки с особой системой допуска, нет необходимости выделять охранные зоны, нет необходимости в высокой оплате труда работников с учетом ответственности и опасности работы. Производимая энергии станет на порядок дешевле, чем на химических электростанциях.

3. В случае АСТ размещение ее под центром населенного пункта резко снижает теплопотери и длину теплосетей. Тепло будет уже дешевле на два порядка по сравнению с производством его из химического топлива, причем абсолютно экологически чистое.

4. Использование ядерной энергии в АСВ почти не имеет аналога в современной технике. В настоящее время имеется лишь считанное количество атомных опреснителей, и надеяться на массовое их строительство в существующем виде просто не приходится. А АСВ могут стать одним из самых массовых применений атомной энергии, особенно в южных регионах Земли ввиду дешевизны получаемой пресной воды, которая будет конкурентоспособна даже с переброской ее по каналам.

5. Главными затратами в подземно-наземной энергетике будут начальные затраты на горные работы. Но эти затраты более чем умеренны и даже не могут сравниться с затратами при строительстве гидростанций. Действительно, объем самого помещения для ядерного реактора порядка 1000 кубометров. Плюс подсобные помещения, считаем 10 тысяч. Это примерно одна десятая объема станции метрополитена. Остается шахтный ствол. Для АСЭ эта стоимость существенна, но для АСТ и АСВ шахтный ствол в сто-двести метров весьма небольшая затрата. Паро- и водопроводы создаются средствами буровых технологий, стоимость их будет вообще ничтожной.

6. Эксплуатационные затраты становятся малыми и сводятся практически только к стоимости замены топлива.

Все сказанное выше говорит о совершенно уникальной дешевизне подземно-наземной атомной энергетики.

Заключение. Показано, что перед Россией стоят задачи освоения безопасной ядерной энергетики, она имеет необходимый научный и производственный потенциал и может завоевать мировых позиции в этой области.

В 1963 году в Москве был подписан "Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой". Договор был подписан правительствами СССР, США и Великобритании. В настоящее время его участниками стали около 120 государств.

28 февраля 1989 года родилось антиядерное движение "Невада — Семипалатинск". Главной целью этого движения стало закрытие не только Семипалатинского, но и всех других ядерных полигонов на земле.

Литература:

Дементьев энергетические реакторы. /. - М., 1984.

и др. Безопасность ядерных энергетических установок / , , . – М., 1989.

Синев ядерной энергетики: Основы технологии экономики ядерного топлива. Экономика АЭС. М., 1987.

Тепловые и атомные электрические станции. Справочник. Кн. 3. М., 1985.

http://www. *****/concern/reports/prospects/prospects. htm

Использование электроэнергии в различных областях науки и влияние науки на использование электроэнергии в жизни

219 гр.

Фото́н (от др.-греч. φῶς «свет») — элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света). Это безмассовая частица, способная существовать, только двигаясь со скоростью света. Заряд фотона также равен нулю. Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях с проекцией спина на направление движения. Этому свойству в классической электродинамике соответствует круговая правая и левая поляризация электромагнитной волны. Фотону как элементарной частице свойственен корпускулярно-волновой дуализм, он проявляет одновременно свойства частицы и волны. Ряд авторов относят фотон к квазичастицам в связи с нулевой массой покоя. Фотон обладает нулевой массой покоя, подобно квазичастицам, однако не требует среды для своего распространения, подобно элементарным частицам, к которым большинство авторов относят фотон.

Современная теория света основана на работах многих учёных. Квантовый характер излучения и поглощения энергии электромагнитного поля был постулирован М. Планком в 1900 году для объяснения свойств теплового излучения. Термин «фотон» введён химиком Гильбертом Льюисом в 1926 году. В 1905—1917 годах Альбертом Эйнштейном опубликовано ряд работ, посвящённых противоречиям результатов экспериментов и классической волновой теорией света, в частности фотоэффекту и способности вещества находиться в тепловом равновесии с электромагнитным излучением.

Источники света - излучатели электромагнитной энергии в видимой (или оптической, т. е. не только видимой, но и ультрафиолетовой и инфракрасной) области спектра. Естественными источниками света являются Солнце, Луна, звёзды, атмосферные электрические разряды и др., искусственными — устройства, превращающие энергию любого вида в энергию видимых (или оптических) излучений.

Различают тепловые источники света, в которых, свет возникает при нагревании тел до высокой температуры, и люминесцентные, в которых свет возникает в результате превращения тех или иных видов энергии непосредственно в оптическое излучение, независимо от теплового состояния излучающего тела. Искусственные источники света могут подразделяться: по роду используемой энергии на химические, электрические, радиоактивные и др.; по назначению на осветительные, сигнальные и т. п. Каждый из типов, в свою очередь, может классифицироваться по различным дополнительным признакам, например по конструктивно-технологическим, эксплуатационным и др.

Первые искусственные источники света (костёр, лучина, факел) появились в глубокой древности. До конца 19 в. применялись в основном тепловые источники света, основанные на сжигании горючих веществ (свечи, масляные и керосиновые лампы, калильные сетки). Излучение в них создаётся раскалёнными в пламени мельчайшими частицами твёрдого углерода или калильными сетками. Они дают непрерывный спектр излучения. Их световая отдача очень мала и не превышает 1 лм/вт (теоретический предел для белого света около 250 лм/вт).

Виды лампочек. Все привычные лампы накаливания постепенно уходят в прошлое, уступая место новым способам освещения. Сейчас для освещения пространства активно используются люминесцентные и галогеновые лампы, для декоративных целей неоновые и ксеноновые лампы, для медицинских кварцевые. И во всём этом многообразии не так просто разобраться. Большинство ламп отличаются не только размером и формой, но и способом получения света, мощностью, типом и номиналом используемого напряжения.

Понятие “энергия” в современной научной, учебной и справочной литературе и, особенно, в средствах массовой информации обросло большим количеством дополнений и определений, которые подчас не имеют никакого отношения к физике. Но и в самой физике в вопросе систематизации этих дополнений и определений тоже нет четкости. И прежде всего этого касается понятий “формы энергии” и “виды энергии”.

В словаре, “энергия – это скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения материи и мерой перехода движения материи из одних форм в другие”. О том же говорит и БСЭ: “Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает; она только может переходить из одной формы в другую". В этих двух определениях речь идет только о формах движения и о формах энергии. Но можно привести и примеры путаницы.

Одна из важнейших энергий в жизни человека - это электроэнергия.

Электричество, пожалуй, один из важнейших факторов жизнедеятельности человека. Без него становится практически немыслимо существование в этом мире. Это не только освещение, тепло и подача воды. Это также и многочисленное количество электроприборов, используемых в домах и облегчающих труд человека.

Использование электроэнергии в жизни

ХХ век стал веком, когда наука вторгается во все сферы жизни общества: экономику, политику, культуру, образование и т. д. Естественно, что наука непосредственно влияет на развитие энергетики и сферу применения электроэнергии. С одной стороны наука способствует расширению сферы применения электрической энергии и тем самым увеличивает ее потребление, но с другой стороны в эпоху, когда неограниченное использование невозобновляемых энергетических ресурсов несет опасность для будущих поколений, актуальными задачами науки становятся задачи разработки энергосберегающих технологий и внедрение их в жизнь.

Рассмотрим эти вопросы на конкретных примерах. Около 80% прироста ВВП (внутреннего валового продукта) развитых стран достигается за счет технических инноваций, основная часть которых связана с использованием электроэнергии. Все новое в промышленность, сельское хозяйство и быт приходит к нам благодаря новым разработкам в различных отраслях науки.

Большая часть научных разработок начинается с теоретических расчетов. Но если в ХIХ веке эти расчеты производились с помощью пера и бумаги, то в век НТР (научно-технической революции) все теоретические расчеты, отбор и анализ научных данных и даже лингвистический разбор литературных произведений делаются с помощью ЭВМ (электронно-вычислительных машин), которые работают на электрической энергии, наиболее удобной для передачи ее на расстояние и использования. Но если первоначально ЭВМ использовались для научных расчетов, то теперь из науки компьютеры пришли в жизнь.

Сейчас они используются во всех сферах деятельности человека: для записи и хранения информации, создания архивов, подготовки и редактирования текстов, выполнения чертежных и графических работ, автоматизации производства и сельского хозяйства. Электронизация и автоматизация производства – важнейшие последствия "второй промышленной" или "микроэлектронной" революции в экономике развитых стран. С микроэлектроникой непосредственно связано и развитие комплексной автоматизации, качественно новый этап которой начался после изобретения в 1971 году микропроцессора - микроэлектронного логического устройства, встраиваемого в различные устройства для управления их работой.

Микропроцессоры ускорили рост робототехники. Большинство применяемых ныне роботов относится к так называемому первому поколению и применяются при сварке, резании, прессовке, нанесении покрытий и т. д. Приходящие им на смену роботы второго поколения оборудованы устройствами для распознавания окружающей среды. А роботы-"интеллектуалы" третьего поколения будут "видеть", "чувствовать", "слышать". Ученые и инженеры среди наиболее приоритетных сфер применения роботов называют атомную энергетику, освоение космического пространства, транспорта, торговлю, складское хозяйство, медицинское обслуживание, переработку отходов, освоение богатств океанического дна.

Основная часть роботов работают на электрической энергии, но увеличение потребления электроэнергии роботами компенсируется снижением энергозатрат во многих энергоемких производственных процессах за счет внедрения более рациональных методов и новых энергосберегающих технологических процессов.

Но вернемся к науке. Все новые теоретические разработки после расчетов на ЭВМ проверяются экспериментально. И, как правило, на этом этапе исследования проводятся с помощью физических измерений, химических анализов и т. д. Здесь инструменты научных исследований многообразны - многочисленные измерительные приборы, ускорители, электронные микроскопы, магниторезонансные томографы и т. д. Основная часть этих инструментов экспериментальной науки работают на электрической энергии.

Но наука не только использует электроэнергию в своей теоретической и экспериментальной областях, научные идеи постоянно возникают в традиционной области физики, связанной с получением и передачей электроэнергии. Ученые, например, пытаются создать электрические генераторы без вращающихся частей. В обычных электродвигателях к ротору приходится подводить постоянный ток, чтобы возникла "магнитная сила". К электромагниту, "работающему ротором" (скорость его вращения достигает трех тысяч оборотов в минуту) электрический ток приходится подводить через проводящие угольные щетки и кольца, которые трутся друг о друга и легко изнашиваются. У физиков родилась мысль заменить ротор струей раскаленных газов, плазменной струей, в которой много свободных электронов и ионов. Если пропустить такую струю между полюсами сильного магнита, то по закону электромагнитной индукции в ней возникнет электрический ток - ведь струя движется. Электроды, с помощью которых должен выводится ток из раскаленной струи, могут быть неподвижными, в отличие от угольных щеток обычных электрических установок. Новый тип электрической машины получил название магнитогидродинамического генератора.

В середине ХХ столетия ученые создали оригинальный электрохимический генератор, получивший название топливного элемента. К электродным пластинкам топливного элемента подводится два газа - водород и кислород. На платиновых электродах газы отдают электроны во внешнюю электрическую цепь, становятся ионами и, соединяясь, превращаются в воду. Из газового топлива получается сразу и электроэнергия и вода. Удобный, бесшумный и чистый источник тока для дальних путешествий, например в космос, где особенно нужны оба продукта топливного элемента.

Другой оригинальный способ получения электроэнергии, получивший распространение в последнее время, заключается в преобразовании солнечной энергии в электрическую "напрямую" - с помощью фотоэлектрических установок (солнечных батарей). С ними связано появление "солнечных домов", "солнечных теплиц", "солнечных ферм". Такие солнечные батареи используются и в космосе для обеспечения электроэнергией космических кораблей и станций. Очень бурно развивается наука в области средств связи и коммуникаций. Спутниковая связь используется уже не только как средство международной связи, но и в быту - спутниковые антенны не редкость и в нашем городе. Новые средства связи, например, волоконная техника, позволяют значительно снизить потери электроэнергии в процессе передачи сигналов на большие расстояния. Не обошла наука и сферу управления. По мере развития НТР, расширения производственной и непроизводственной сфер деятельности человека, все более важную роль в повышении их эффективности начинает играть управление. Из своего рода искусства, еще недавно основывавшегося на опыте и интуиции, управление в наши дни превратилось в науку. Наука об управлении, об общих законах получения, хранения, передачи и переработки информации называется кибернетикой. Этот термин происходит от греческих слов "рулевой", "кормчий".

Он встречается в трудах древнегреческих философов. Однако новое рождение его произошло фактически в 1948 году, после выхода книги американского ученого Норберта Винера "Кибернетика". До начала "кибернетической" революции существовала только бумажная Информатика, основным средством восприятия которой оставался человеческий мозг, и которая не использовала электроэнергию. "Кибернетическая" революция породила принципиально иную - машинную информатику, соответствующую гигантски возросшим потокам информации, источником энергии для которой служит электроэнергия. Созданы совершенно новые средства получения информации, ее накопления, обработки и передачи, в совокупности образующие сложную информационную структуру. Она включает АСУ (автоматизированные системы управления), информационные банки данных, автоматизированные информационные базы, вычислительные центры, видеотерминалы, копировальные и фототелеграфные аппараты, общегосударственные информационные системы, системы спутниковой и скоростной волокнисто-оптической связи - все это неограниченно расширило сферу использования электроэнергии.

Многие ученые считают, что в данном случае речь идет о новой "информационной" цивилизации, приходящей на смену традиционной организации общества индустриального типа. Такая специализация характеризуется следующими важными признаками:

-широким распространением информационной технологии в материальном и нематериальном производстве, в области науки, образования, здравоохранения и т. д.;

-наличием широкой сети различных банков данных, в том числе общественного пользования;

-превращение информации в один из важнейших факторов экономического, национального и личного развития;

-свободной циркуляцией информации в обществе. Такой переход от индустриального общества к "информационной цивилизации" стал возможен во многом благодаря развитию энергетики и обеспечению удобным в передаче и применении видом энергии - электрической энергией.

Электроэнергия в производстве. Современное общество невозможно представить без электрификации производственной деятельности. Уже в конце 80-х годов более 1/3 всего потребления энергии в мире осуществлялось в виде электрической энергии. К началу следующего века эта доля может увеличиться до 1/2. Такой рост потребления электроэнергии, прежде всего, связан с ростом ее потребления в промышленности. Основная часть промышленных предприятий работает на электрической энергии. Высокое потребление электроэнергии характерно для таких энергоемких отраслей, как металлургия, алюминиевая и машиностроительная промышленность.

При этом встает проблема эффективного использования этой энергии. При передаче электроэнергии на большие расстояния, от производителя до потребителя, потери на тепло вдоль линии передачи растут пропорционально квадрату тока, т. е. если ток удваивается, то тепловые потери увеличиваются в 4 раза. Поэтому, желательно, чтобы ток в линиях был мал. Для этого повышают напряжение на линии передач. Электроэнергия передается по линиям, где напряжение достигает сотен тысяч вольт. Возле городов, получающих энергию от линий передач, это напряжение с помощью понижающего трансформатора доводят до нескольких тысяч вольт. В самом же городе на подстанциях напряжение понижается до 220 вольт.