Преобразование энергии термоядерного взрыва в электрическую энергию

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ТЕРМОЯДЕРНОГО ВЗРЫВА В

ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ

Управляемый термоядерный синтез позволит получать необходимое количество энергии, но трудности реализации проекта отодвигают практическое использование этого источника энергии в достаточно далёкое будущее. Вместе с тем, уже десятилетия существуют апробированные технологии производства термоядерных боеприпасов, при взрыве которых выделяется рассчитанное количество энергии. В данной статье предлагается аккумулировать энергию взрыва термоядерного боеприпаса малого калибра и использовать накопленную энергию по мере необходимости.

ОСНОВНАЯ ИДЕЯ, В районе с малой сейсмической активностью, в скальном грунте на большой глубине (до 1км) создаётся цилиндрическая выемка большого объёма (2-3 млн. м3, глубиной порядка 300м; выемка создаётся под уже апробированный термоядерный заряд); выемка частично заполняется водой, частично водяным паром; термоядерный заряд (основная энергия приходится на быстрые нейтроны, убыль массы порядка 10г.) подрывается в водной среде, в центре выемки (предполагается, что на стенки выемки не будет производиться разрушающее воздействие, так как заряд удалён от стенок на десятки метров, вода расширяется в сжимаемую среду (в пространство, занятое паром)); энергия термоядерного взрыва «расходуется» на испарение воды и после наступления равновесного состояния выемка оказывается заполненной водяным паром большого давления и высокой температуры.

То есть создаётся большой «котёл» (в нём примерно 1млн. тонн воды), нижнюю часть «котла» заполняет жидкая вода, верхнюю часть заполняет водяной пар с температурой 310*С; (Тп) и давлением 100атм. (Рп); в центре водной среды «срабатывает» мгновенный источник тепловой энергии и в результате перераспределения энергии «котёл» оказывается заполненным водной средой с параметрами примерно Тп =420*С и Рп = 400атм..

Потери тепловой энергии через поверхности «котла» умеренные (глубина порядка 1000м) и «котёл» служит аккумулятором тепловой энергии, которую расходуют, при необходимости, подавая пар на турбину (при «убыли» массы в 10г выделяется энергия Мдж, то есть 249,7часов можно подавать на турбину по 1000Мдж тепловой энергии в сек.). В расчётный момент в «котёл» подаётся вода и в «котле» создаётся первоначальный режим (Тп =310*С и Рп =100атм); в «котёл» загружается новый заряд и процесс повторяется.

Радиоактивные отходы (результат ядерного деления) «тормозятся» в среде с малой плотностью (менее 0,5г/см3) и оседают на дно «котла» (если радиус сечения «котла» будет 50м, то площадь сечения равняется 7850м2, объём выемки 2,350 млн. м3 (глубина 300м); примем, что пар первоначально занимает объём в 1млн. м3, его плотность равняется 0,0546г/см3 и общий вес 54600т; вода занимает 1,350 млн. м3 (толщина слоя воды 172м), ее плотность равняется 0,69г/см3 (310*С) и общий вес 931500т; в сумме 986100т.; средняя плотность 0,420г/см3 (это плотность газовой среды после взрыва).

-2-

На рис. показана схема данного проекта: 1- скальный грунт; 2- выемка; 3- пространство выемки (2), занятое водяным паром; 4- пространство выемки (2), заполненное водой; 5- термоядерный заряд; 6- канал, по которому заряд (5) подаётся в выемку (2); канал также используется для извлечения водяного пара; 7- трос, на котором подвешивается заряд (5); 8- трубы, по которым в выемку (2) подаётся вода; 9- осевшие на дно выемки (2) радиоактивные отходы; 10- расширение выемки (2) на уровне расположения заряда (5) (увеличивается толщина слоя воды между зарядом (5) и стенками выемки (2)).

Основанием предложения данного проекта к рассмотрению послужили сведения из доступных источников информации.

Возможность создания такой выемки косвенно подтверждается наличием добычи полезных ископаемых шахтным способом на большой глубине (в том числе и угля, а это осадочные породы; во внимание берётся и объём поднимаемого на поверхность вещества). Первоначально создаётся свод выемки (соответствующим образом закрепляется); на следующем этапе производится вертикальная выемка скальной породы (если в боковой поверхности

-3-

обнаруживаются разрушения, то камень извлекается и полость заливается высокопрочным бетоном). Горное давление примерно 300атм (принимаем равным давлению веса скальной породы над выемкой), диапазон изменения Рп - 100-400атм (видимо, это приемлемые значения); трудности, возможно, будут с быстрым изменением Тп – от 310 до 420*С (из-за теплового расширения возможно растрескивание поверхности стенок котла).

При взрыве термоядерного заряда примерно 25% энергии выделяется при делении ядер тяжёлых элементов и 75% в результате синтеза атомов лёгких элементов; при синтезе 80% выделяемой энергии переносится быстрыми нейтронами, а вода служит хорошим замедлителем быстрых нейтронов (используется с этой целью в некоторых атомных реакторах, взаимодействие быстрых нейтронов и молекул воды хорошо изучено) и поэтому нейтроны будут поглощены в водной среде и не приведут к наведённой радиации на стенках выемки (одной из основных проблем освоения управляемого термоядерного синтеза, помимо создания высокотемпературной плазмы с нужными параметрами, является разрушение корпуса реактора потоком быстрых нейтронов, образование наведённой радиации; в предлагаемом проекте эта проблема, видимо, отсутствует).

Состояние накопителя радиоактивных отходов можно контролировать при установке нового термоядерного заряда и при необходимости, их можно засыпать слоем необходимого реагента.

Стоимость работ очень большая, но проект может быть альтернативой атомной энергетики на земной поверхности, а сколько стоит атомный реактор со всеми контурами защиты?.. Если проект при детальном изучении будет признан перспективным, то будет отработана технология строительства, создано специальное оборудование, что позволит создавать выемки значительно большего объёма (увеличивается мощность разового заряда), то есть уменьшается удельная стоимость.