Владимир Карцев - Приключения великих уравнений

С каким душевным трепетом в конце 50-х годов инженеры участвовали в расчетах сверхмощного турбогенератора в 300 тысяч киловатт, проводившихся на «Электросиле»! Таких машин не знала еще наша энергетика.

Сейчас в самом центре России, на Костромской ГРЭС, пущен блок с турбогенератором мощностью 1200 тысяч киловатт (два Днепрогэса в одной машине!).

И это не предел! На чертежных досках — чертежи новых машин.

Изменилось и напряжение, при котором передается электроэнергия. Может быть, вы помните цифру 2 тысячи вольт — напряжение, на котором передавалась электроэнергия Марселем Депрэ. Сейчас ЛЭП-500 — линия электропередачи напряжением 500 тысяч вольт — явление совершенно обычное. Если темп роста напряжения линий электропередач «экстраполировать», как говорят математики, на 2000 год, то получится, что напряжение, которое будет применяться в то время, будет равно 2500–3000 тысячам вольт.

В новом строящемся высоковольтном корпусе Всесоюзного электротехнического института имени В. И. Ленина, купол которого сможет вместить тридцатиэтажное здание Гидропроекта, будут испытаны линии передач такого, а может быть, и более высокого напряжения.

А может быть, нужны будут напряжения… в тысячу раз меньше. В будущем может оказаться целесообразным передавать электроэнергию по погруженным в страшный холод сверхпроводящим линиям. А может быть, хотя и маловероятно, будут открыты сверхпроводники, работающие и при «нормальных» температурах.

Вот еще одна идея электропередачи, кажущаяся безумной. Принадлежит она академику П. Л. Капице.

Идею эту Петр Леонидович выразил в двух фразах: «Вы думаете, энергия распространяется по проводам? Напротив, в них она только теряется!»

Несмотря на кажущуюся парадоксальность мысли, она в большой мере правильна. Из уравнений Максвелла следует, что с увеличением частоты тока, передаваемого по проводу, ток занимает все меньшую часть проводника, вытесняясь к его краям. Для высоких радиочастот провода вообще не нужны. Энергию волн высоких частот можно передавать по трубам-волноводам, как нефть или газ. Трудности этого пути очевидны — для создания радиоволн нужно будет построить и радиолампы соответствующей мощности. Это — серьезное препятствие для развития электроники больших мощностей. Но разве не было препятствий на пути создания прочно вошедших в наш быт электроприборов?

Серьезные изменения, видимо, претерпят наши электростанции. Вполне возможно, что через х лет вместо сегодняшних котлов и турбин на электростанциях будут установлены исполинские спирали термоядерных установок.

А скоро ли это будет? Как идет «приручение» плазмы? Отвечая на вопрос, академик Л. А. Арцимович сделал в 60-х годах такое образное сравнение:

«…Представьте себе, что группа ученых XVIII века неожиданно увидела одноколесный велосипед. Нетрудно вообразить себе, что один из них предположил — эта машина предназначена для езды. Другой, видимо, немедленно заявил, что может математически доказать — ездить на нем нельзя. Ну а третий — скорее всего попробовал бы проверить это экспериментально. Он сел бы на велосипед и, конечно, сразу бы упал.

Однако мы-то сейчас знаем, что есть люди, которые на одноколесном велосипеде не только ездят, но и выполняют различные трюки. Так, вот, можно считать, что мы едем на одноколесном велосипеде с завязанными глазами по канату. Такова примерно мера трудности работы с плазмой. Но, пожалуй, позволительно сказать, что в последнее время повязка с наших глаз снята. Нам ясно, что канат довольно длинный, но размер его известен».

Пожалуй, эти слова очень точно отражают положение с попытками осуществления управляемой термоядерной реакции — по сути дела, с приручением энергии водородной бомбы. Трудности на этом пути колоссальные. Чтобы плазма, раскаленная до миллионов градусов, не испепелила сосуда, в котором ее пытаются содержать, плазму нужно изолировать от стенок магнитным полем.

Вот тут-то и начинается «езда на одноколесном велосипеде по канату». Дело в том, что ни одна из предложенных до сих пор конфигураций магнитного поля не обеспечивает надежной изоляции плазмы от стенок сосуда; в магнитном поле неизбежно оказывается «течь», через которую раскаленная плазма ускользает к стенкам. Тем не менее ученые исполнены оптимизма. Они считают, что уже на рубеже третьего тысячелетия будут созданы первые термоядерные электростанции.

Другое направление, на котором можно достигнуть энергетического изобилия, хотя, видимо, и временного (запасов, удобных для добычи расщепляющихся материалов, на Земле хватит лет на тысячу), — атомные электрические станции. Периая в мире атомная станция в Обнинске — гордость нашей науки. Мощность ее была невелика, но значение — огромно. Станция открыла путь к другим мощным атомным новостройкам нашей страны.