Курс лекций по физике ядерного реактора Аварийные ситуации Радиоактивные отходы Термоядерные реакторы Источники радиоактивного облучения

Атомная энергетика. Курс лекций по физике ядерного реактора

Энергетические потоки в толще Земли

Радиоактивный разогрев Земли создал тепловой источник огромной величины. Понижение средней температуры Земли на 0,0010С имеет энергетический эквивалент, содержащийся в 130 1012 т угля. Это примерно в 200000 раз больше годовой добычи угля в США. Для сравнения потенциал полных доступных источников энергии (ископаемое и ядерное топливо) оценивается в 3 1012 т угля [1]. Использование геотермального источника энергии может быть одним из путей решения энергетических проблем человечества, но для этого требуются крупные капиталовложения и необходимо решение сложных технологических задач.

Температура центра Земли оценивается в 40000С [5], однако из-за теплоизоляционных свойств твердой земной коры теплоотвод от центра Земли к ее поверхности осуществляется очень слабо - со скоростью, оцененной автором [5] в 0,06 Дж/с на 1 м2 земной поверхности. Это соответствует полной тепловой утечке в 8 1020 Дж/год, эквивалентной 20000 млн. т угля, и составляет очень малую долю тепла, аккумулированного в Земле.

АЭС с реактором ВВЭР Для очистки отходящих газов АЭС с ректором ВВЭР используется адсорбционный метод очистки, в частности способ динамической адсорбции радионуклидов криптона и ксенона в колонне, работающей в режиме непрерывного протока.

Происходила концентрация радиоактивных, тепловыделяющих материалов в земной коре. При этом обеспечивался теплоотвод с интенсивностью 8 1020 Дж/год. Естественный выход тепла из Земли равен 30000 ГДж/с (или 30000 ГВт). Для сравнения полное мировое потребление электроэнергии составляет 570 ГВт, а энергия, получаемая от Солнца, равна примерно 170 106 ГВт. Потоки тепла от Земли и к Земле показаны на рис. 1.5 [3].

Рис. 1.5. Диаграмма энергетических потоков на Земле [3]

Итак, видим, что энергии, получаемой от Солнца и приходящей от центра Земли, вполне достаточно для поддержания жизни и деятельности человечества на любом мыслимом уровне. Проблема состоит не в недостатке энергии, а в экономном использовании энергии этих источников. Геотермальный и солнечный источники энергии сильно рассеяны по земному шару и требуют огромных капиталовложений для их утилизации. Рассматривая капитальные затраты как меру усилий для эксплуатации этих источников, видим, что не в состоянии удовлетворить потребности прогресса человечества с такими рассеянными энергоресурсами. Когда мы сможем создавать и использовать естественные концентрирующие механизмы, такие, как горячие источники (для геотермальной энергии) и установки, использующие разность температур различных слоев океана (для солнечной энергии), тогда мы реализуем возможности Солнца и Земли. Однако наши силы ограничены и не позволяют прогрессировать с желаемой скоростью. Специфическими проблемами, затрудняющими использование солнечной энергии, являются дневные колебания интенсивности излучения и сильные затеняющие эффекты облаков (рис. 1.6) [4].

Оптимальным решением, на наш взгляд, является использование наиболее сильных сторон и лучших характеристик всех доступных энергоносителей. Мы верим, что любая разумная стратегия развития мировой энергетики должна по необходимости включать ядерную энергетику в той или иной форме.

Рис. 1.6. Полная солнечная радиация на горизонтальную поверхность в ясные (а) и облачные (б) дни на широте 430 в области равноденствия [4]


На главную страницу. Реакторы атомных станций