Безопасная энергетика

Несмотря на стремительное развитие возобновляемой энергетики, в частности солнечной и ветровой, прозаичным остается вопрос, в каким направлении будет развиваться энергетика Украины. В энергетической стратегии нашего государства до 2030 года четко прослеживается составляющая производство электроэнергии от АЭС. Да, сегодня это больше половины всего баланса генерации, а составляющая возобновляемых источников всего около 5%, включая и ГЭС.

Даже не профессионалам понятно, что ни ветер, ни солнце, ни биомасса не смогут серьёзно внести вклад в обеспечение надежного энергоснабжения населения страны. И все-таки, не смотря на, казалось бы, все изученные вопросы всех энергетических составляющих, остаются весьма перспективные направления для решения главных проблем в энергетике, сокращение сжигания ископаемого топлива и сохранения окружающей среды. Речь о безопасной энергетике, новом источнике энергии — ядерных реакций при низкой энергии (LENR).

В свое время (начало 2017 г, конец 2018 г), я публиковал этот материал на своем блоге и получил много положительных откликов на его содержание. Сегодня, когда Украина стоит перед новым политическим испытанием, хочу еще раз обратиться к этой теме в надежде, что новые управленцы, проявят беспокойство о своих гражданах, и пригласят ведущих украинских ученых и специалистов на предмет перспективы национальной энергетики. Ибо она является основой всей экономики.

Одним из ведущих специалистов данного направления является ученый с мировым именем Владимир Высоцкий (КНУ им. Тараса Шевченко). Он прислал свое видение, как должна развиваться наша энергетика в ближайшем будущем. Я с удовольствием представляю его материал (в сокращенном виде) вам уважаемый читатель.    

«В реакциях LENR используются химические элементы — водород, литий или никель, запасы которых на Земле практически неограниченны, а цена несопоставимо меньше цены урана. 

В этой системе принципиально невозможна цепная реакция, а значит, ее каналы не могут быть использованы для производства ядерного оружия и не создают базу для террористов всех мастей.

Известно, что фундаментом современной цивилизации является энергетика, а управление энергоресурсами позволяет контролировать глобальные мировые проблемы. Вторая половина ХХ ст. начиналась с наивных представлений о том, что сосуществование зарождающейся ядерной энергетики и энергетики на основе ископаемых углеводородов обеспечит необходимый баланс средств, потребностей и перспектив для всего человечества. Эту благостную картину дополняли яркие дифирамбы, посвященные грядущему энергетическому раю на основе будущих термоядерных систем, на исследование которые ведущие страны и мировые лидеры не жалели десятки миллиардов долларов.

Реальность оказалась прозаичнее и приземлённее.

Сначала "Тримайл-айленд" (США, 1979 г.), затем Чернобыль (1986 г.) и в довершение "Фукусима" (Япония, 2011 г.) наглядно продемонстрировали иллюзорность наивного подхода к полной безопасности традиционных ядерных реакторов и необоснованность детской уверенности в том, что глобальные техногенные аварии возможны только в технически отсталых странах.

Другая проблема, которую все внезапно осознали, связана с пока никем не решенной задачей безопасного хранения и утилизации радиоактивных отходов АЭС, которые каждый год прирастают десятками тысяч тонн.

Столь же неудачно заканчивается красивая мечта длиной в 60 лет о термояде как прообразе будущего "Солнца на Земле".

Такое прозрение и связанная с ним последующая поляризация мировой экономики привели к тому, что в ряде стран, в частности, в Германии и Японии, началось массовое закрытие АЭС и интенсивное развитие ветровой и солнечной энергетики, которые наряду с несомненными преимуществами имеют очень много недостатков (низкая эффективность, критичность к погоде и солнечной активности, экологические проблемы при производстве солнечных панелей и др.) и могут выполнять только вспомогательную роль.

В последнее десятилетие нефтяные и газовые монополисты постарались по максимуму использовать эти тенденции и начали активно перестраивать мир, который в прямом смысле вздрагивает при очередном нефтегазовом кризисе. Сирия, Ирак и Венесуэла — наглядные иллюстрации таких процессов.

В полной мере это относится и к Украине, стоящей на своеобразном энергетическом шпагате: с одной стороны, страна стремится получить хоть малую долю от глобального газового бизнеса, с другой — страдает от него, являясь жертвой этого же бизнеса. При этом традиционная ядерная энергетика, обеспечивающая 50–60% всей потребности Украины в электроэнергии, сама находится в состоянии критической неопределенности из-за того, что 11 из 15 существующих реакторов давно выработали свой плановый ресурс, а остальные придут в такое же состояние в течение нескольких ближайших лет. Как долго они еще будут работать, как выводить эти реакторы из эксплуатации, как затем хранить эти предельно радиоактивные объекты в течение сотен лет, что может их заменить и что делать с десятками тысяч тонн предельно радиоактивных отходов (а в мире их количество приближается к 500 тыс. т), никто не знает.

Нет ответа и на другой не менее важный стратегический вопрос: какой путь развития энергетики должна выбрать Украина?

На фоне этих глобальных проблем мало кто заметил цепочку локальных событий, логика развития и результаты которых могут кардинально изменить сложившийся мировой порядок. Эти события связаны с открытием принципиально нового источника энергии — ядерных реакций при низкой энергии LENR. Сразу следует отметить, что термин "низкая энергия" относится только к условию осуществления таких реакций, а сама выделяемая при этом энергия вполне сопоставима с процессами, протекающими в традиционных ядерных реакциях и несопоставимо (в миллионы раз) больше энергии, выделяемой при горении того же количества стратегических углеводородов, запасы которых исчерпаются через 30–50 лет.

Для этих реакций не нужны уран и другие трансурановые элементы. Я неоднократно акцентировал внимание на этих реакциях, в которых используются такие распространенные химические элементы, как водород, литий или никель, запасы которых на Земле практически неограниченны, а цена несопоставимо меньше цены того же урана. При этом даже обычная (не тяжелая!) вода может быть очень эффективным топливом для систем на основе таких реакций. В них, и это принципиальное отличие от "стандартных" ядерных реакций, никогда не образуются радиоактивные отходы и практически отсутствует гамма-излучение. Все каналы LENR, ведущие к таким токсичным ядерным продуктам, оказываются автоматически запрещенными, чего никогда не бывает в стандартных ядерных реакциях с участием частиц более высокой энергии или в термоядерных реакциях! На их основе принципиально невозможна цепная реакция, а значит, они не могут быть использованы для производства ядерного оружия и не создают базу для террористов всех мастей. Это безопасная энергетика.

Систематическое изучение этих реакций началось 30 лет назад, в марте 1989 г., с экспериментов электрохимиков Флейшмана и Понса, проведенных в университете штата Юта, а настоящий прорыв произошел 11 января 2011-го, когда итальянский ученый Андреа Росси в университете Болоньи продемонстрировал первый прототип такого реактора мощностью 10 кВт, получивший общее название "генератор E-cat".

Подобные реакции исследовались и раньше, но их мощность не превышала 1 Вт. Сам А. Росси давно переехал в США, где создал активно работающую компанию Leonardo Technologies Inc. (LTI), а мощность генератора, скомпонованного из отдельных модулей, достигла 1 МВт. За эти годы было проведено несколько международных экспертиз разных типов этого генератора, которые подтвердили его очень высокую эффективность. В тестовом режиме он непрерывно работал без дозаправки более года. Текущая себестоимость тепловой энергии, получаемой в этом генераторе, не превышает 10 коп. (менее 0,4 цента) за киловатт-час, а отношение выходной мощности к мощности, необходимой для управления генератором, равно 60 (это 6000%!).

Недавняя демонстрация работы новой (коммерческой) разновидности этого генератора E-cat SK состоялась 31 января 2019 г. Аббревиатура SK подчеркивает уважение А. Росси к шведскому ученому Sven Kullander, с которым он очень много общался во время пребывания в Швеции при проведении предыдущих длительных экспертиз своего генератора.

Этот генератор представляет собой модуль мощностью 22 кВт с размерами 40х45х93 см, в котором находятся вся энергетическая начинка, а также система дистанционного управления генератором. Одной заправки топлива (смеси никеля, лития и водорода общей массой не более 20–30 г) хватает на непрерывную работу генератора в течение года! Температура внутри активного блока генератора превышает 1000 градусов, и его можно использовать как для отопления, так и для производства электроэнергии за счет фотоэлементов или традиционным путем с помощью пара и электрогенератора. Это — идеальный модуль для отопления частного дома или другого отдельного объекта. Из-за приближения источника к потребителю исчезают очень большие потери тепла за счет неэффективной транспортировки теплоносителя. Такие модули легко группируются в мощные источники, на основе которых могут быть созданы автономные мини-электростанции. Их можно устанавливать на судах. В научной среде ведутся разговоры о том, что этим активно занимается NASA, изучая возможность установки таких блоков на космических объектах. В принципе их применение возможно и в автомобилях.

Из-за боязни раскрытия секрета генератора компания автора разработки LTI объявила, что хотя сам генератор и устанавливается у потребителя, контроль его работы будет производиться дистанционно по Интернету уполномоченной компанией, что должно обеспечить невозможность несанкционированного вскрытия генератора и раскрытия его секретов. А.Росси также сообщил, что готов действовать по такому алгоритму уже с февраля текущего года (точных данных о поставках оборудования пока нет), но подчеркнул, что поставка генераторов будет возможна только для компаний и лиц с безупречной деловой репутацией.

Реакции при малой энергии и малой температуре, официальной науке в период становления атомной энергетики (середина 80-х, начало 90-х, прошлого века) были откровенно неинтересны и бесперспективны, поэтому они оказались фактически неисследованными. Неудивительно, что большая часть ученых, воспитанных на этих представлениях и на соответствующих им и используемых поныне классических учебниках, оказывается критически настроенной к восприятию таких реакций, считая их невозможными. Но эксперименты и тщательные экспертизы полностью их подтверждают.

Немного о теоретической основе этого эффекта. Для его описания и понимания необходимо использование, кроме традиционных понятий ядерной физики, также параметров, характерных для других областей науки, в частности, для радиофизики и физики волновых процессов. В традиционной ядерной физике такие параметры, как правило, почти не используются. Не случайно комплексный анализ таких процессов успешно проводится именно в университетах, где естественным является сочетание самых разных отраслей науки.
В нашей научной группе в Киевском университете имени Тараса Шевченко такими процессами занимаются 30 лет, по материалам исследований опубликовано несколько монографий и более 30 статей (почти все — за рубежом), а меня каждый год приглашают на международные конференции по этой тематике в ведущие научные центры США, Японии и Европы. Например, на конференции по низкотемпературному ядерному синтезу, проходившей прошлым летом в университете в Колорадо (США), меня попросили сделать три пленарных доклада, в то время как для большинства участников даже из самых престижных мировых научных центров и один такой доклад является большим достижением, свидетельствующим о высоком уровне исследований.

Интересно отметить, что у самого А. Росси и его научно-технической команды нет обоснованной адекватной теории реализуемых ими удивительных процессов, а все выдающиеся экспериментальные результаты достигнуты им и его сотрудниками на эмпирическом (опытном) уровне. Он, вне всяких сомнений, является выдающимся научным менеджером с очень большими финансовыми возможностями, за счет которых может привлекать высококвалифицированных ученых из разных университетов США для работы над своим детищем.

У нас другая ситуация. Мы полностью понимаем и рассчитываем механизм этих процессов, а также методы их оптимизации, но в силу очевидных материальных и финансовых проблем Украины пока не можем реализовать такую же (или лучшую) систему, поскольку для этого необходимо провести ряд предварительных достаточно затратных исследований. В рамках университета это сделать очень сложно с учетом реального финансирования науки и чрезмерной бюрократизации этого процесса.

Мы неоднократно обсуждали эти проблемы и возможность кооперации для реализации поставленной цели со своими коллегами из киевского Института ядерных исследований, но и у них ситуация не лучше нашей (если не хуже из-за систематического недофинансирования).

Дальше возникает ряд интересных и важных вопросов: по какому пути Украина должна двигаться дальше, как она будет решать энергетическую проблему в ближайшем будущем? Конечно, можно и дальше сжигать миллионы тонн угля и миллиарды кубометров газа, подкрепляя это новыми тарифами типа "Роттердам+". Можно строить новые реакторы и закупать для них за рубежом ядерное топливо, не решив, что же делать со старыми реакторами и десятками тысяч тонн их высокоактивных отходов.

С другой стороны, можно переходить на новую, приближенную к потребителю безопасную энергетику, для которой в Украине есть все как для производства, так и для эксплуатации. Конечно, при этом миллиардеров в стране будет меньше, но жить, по-видимому, станет и лучше, и веселее. Эта же дилемма встанет скоро и перед всем миром.

Пришло время решать, куда мы пойдем».

Спасибо за ваше внимание.smiley Если вам понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями и в комментариях черкните пару слов своего мнения.