МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Э. БАУМАНА

ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ

   Проблемы мировой энергетики

   История термоядерных исследований

   Физические основы

   Термоядерный реактор ITER

УДАЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ

КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
 
Проблемы мировой энергетики

Очевидно, что основные проблемы, решение которых требует развитие технологий и энергетики в частности, связаны с увеличением численности населения и его потребности в энергии. Дважды в истории человечества происходили резкие скачки скорости прироста населения. Первый произошел примерно 10 - 12 тысяч лет назад и сопровождался увеличением темпов роста до десятых долей процента в год, второй произошел относительно недавно и вызвал гораздо более существенные изменения. По данным ООН на середину 1987 г. население Земли перешло рубеж в 5 миллиардов. При сохранении существующих темпов прироста арифметика показывает, что через 300 лет на Земле должно было бы проживать два триллиона людей, т.е. в 500 раз больше, чем живет сейчас, а через 800 лет на каждый квадратный метр поверхности Земли будет приходиться тысяча человек.

Большинство демографов считает, что геометрическая прогрессия сменится замедленным ростом, с выходом на плато в районе 10-15 миллиардов к середине XXI века. Уже сейчас в результате смены демографической политики в Китае прирост снизился до ~1 % и равновесное значение на уровне 1,3•109 человек ожидается к 2020 г.

Будущие поколения столкнутся со сложными проблемами расселения людей и регулирования численности человечества. Независимо от этого люди должны есть, одеваться, иметь защиту от холода, не говоря уже об удовлетворении непрерывно растущих духовных потребностей. Чтобы с известной полнотой оценить, как складывается положение с энергетическим балансом планеты, целесообразно подразделить источники энергии на две группы: воспроизводимые источники и "основной капитал". К первой группе относится энергия ветра, рек, морских приливов, сельскохозяйственного и древесного топлива, геотермия (внутреннее тепло Земли), солнечная энергия. Ко второй группе относятся источники энергии, запасенные в земной коре в итоге геологической эволюции: уголь, нефть, горючие газы и, разумеется, ядерное горючее. Человечество пока тратит основной капитал.

Для дальнейших количественных оценок удобно вести достаточно крупную единицу энергии: 1Q=1021 Дж. Энергии 1 Q достаточно, чтобы нагреть до кипения два с половиной Ладожских озера. За время от начала нашей эры до 1850 г. человечество израсходовало 6-9 Q энергии. Потребление за следующие сто лет составило около 4 Q. Современные темпы нарастания таковы: потребление электроэнергии удваивается каждые 10 лет, а общее энергопотребление – каждые 15-20 лет. Воспроизводимые источники энергии отвечают по совокупности (кроме солнечной энергии) не более чем 2-3 Q в год. Суммарные запасы угля даже по оптимистическим оценкам не превосходят 150 Q, а нефти – 15 Q.В итоге по оценкам экспертов запасы нефти будут исчерпаны на протяжении нескольких десятелетий, а угля на протяжении 100-150 лет.

Однако и эта достаточно мрачная перспектива не дает полного представления о серьезности существующего положения. Ведь минеральное сырье распределено по странам мира крайне неравномерно, что может служить причиной возникновения конфликтов и энергетических кризисов.

Следует отметить, что привлекательные сегодня энергия солнца и ядерные источники не являются панацеей. Плотность мощности солнечной энергии мала. Энергетическая освещенность на поверхности Земли составляет около 1 кВт/м2. К тому же КПД существующих в настоящее время фото- и термоэлектрических преобразователей невелик. Поэтому для полного обеспечения потребностей человечества через сто лет, при сохранении нынешних темпов роста энергопотребления, пришлось бы около 10% Земли закрыть солнечными генераторами. Запасы ядерного горючего, которые могут быть применены в реакторах деления, очень велики. Если исходить из бридерной схемы, при которой реализуется полное использование делящихся веществ, то по современным оценкам запасов урана и тория должно хватить на миллион лет жизни общества с высоким уровнем потребления энергии. Но при переходе энергетики мира на ядерное горючее, возникает требующая больших затрат проблема их захоронения.

Таким образом, возникает неприятная дилемма: скудный энергетический паек или медленное, но постепенно прогрессирующее радиоактивное загрязнение планеты, бороться с которым чрезвычайно трудно. Именно с изложенных позиций и необходимо подходить к перспективам использования управляемого синтеза легких ядер как к одной из возможностей решения проблем энергетики будущего.