Возвращение чародея

Термоядерные электростанции — это дело будущего, хотя бы и не столь далекого. Есть и другие способы добывать электроэнергию; да и в будущем рядом с термоядерными электростанциями, несомненно, будут действовать другие, основанные на иных источниках энергии.

Исторически не так еще давно всего три стихии — огонь, ветер и вода — были чуть ли не единственными известными человеку источниками энергии. Теперь их гораздо больше.

Среди важнейших современных источников — реки и многочисленные топлива, ископаемые и неископаемые: уголь, нефть, природный горючий газ, горючий сланец, торф, дрова. Делаются попытки запрячь в колесницу человеческого прогресса «новые» стихии: солнечное излучение, приливы океанов, внутреннее тепло Земли. Работает и ветер. Применяется пока что и мускульная энергия человека и его домашнего скота — источник, некогда игравший основную роль в преобразовании природы. Можно назвать и другие источники…

Лет тридцать назад разным видам энергии любили давать названия «цветных углей»: энергия водопадов — «белый уголь», ветра — «голубой уголь» и т. д. Потом почти перестали — много условного. А зря! Условности, конечно, есть, но есть и определенные удобства. Цвета «углей» напоминают их происхождение. «Голубой» — вызывает в памяти образ неба, «красный» — цвет огнедышащего вулкана, «желтый» — солнца, «перламутровый» — переливы пролитой нефти или керосина и т. д. Похоже по существу и поэтично.

Давайте же восстановим образы! Где не было «угля» и цвета, придумаем название. Атомную энергию (расщепляющие материалы) назовем «оранжевым углем» — напоминает цвет урана. Водородно-ядерному горючему (дейтерий, тритий) название придумать трудно, потому что горючее физически не имеет цвета. Что ж, его можно назвать «бесцветным углем».

Не будем отождествлять с цветами спектра мускульную энергию. Как к элементу жизни, к ней неуместно применение терминов неживого. К тому же это отмирающий источник промышленной энергии, он скоро полностью исчезнет.

Еще ряд общих замечаний, и мы рассмотрим основные количественные и качественные характеристики «цветных углей».

При всем своем многообразии известные нам источники энергии могут быть разбиты на четыре группы: вызванные солнечным теплом и светом (все виды топлива, кроме ядерного, солнечная радиация, ветер, реки, тепло морей и океанов, мускульная энергия); вызванные вращением Земли и лунным притяжением (приливы и отливы); вызванные известными нам ядерными перестройками (атомная и термоядерная энергия); последняя группа — внутреннее тепло Земли.

С другой стороны, есть «угли» невосполняющиеся, ограниченные в своих запасах, и есть восполняющиеся ежегодно, то есть в известном смысле неограниченные (они ограничены лишь ежегодной нормой расхода: нельзя, например, сжечь больше дров, чем это позволяют природные ресурсы). Невосполняющиеся — это ископаемое топливо, включая сырье для атомных электростанций (расщепляющиеся материалы) — уран и торий. Восполняющиеся, условно неограниченные — все остальные.

Вообще говоря, к ограниченным источникам относится и сырье для будущих термоядерных электростанций. Однако энергии в них запасено так много, что мы их будем считать неограниченными источниками, поставим в один ряд с источником солнечной энергии.

Люди привыкли иметь дело с ограниченными источниками энергии (хотя и считали их неограниченными). Но, не говоря уж о том, что сжигать их — пережиток (все равно что сжигать ассигнации, деньги, как выразился Д. И. Менделеев), их просто мало: хватит на несколько столетий.

Ученые, инженеры направляют теперь свои усилия на то, чтобы поскорее научиться извлекать энергию из тех неограниченных источников, из которых или еще не умеют ее извлекать, или делают это плохо. Пора кончать с расточительными привычками предков, пора установить с природой связь не одностороннюю — на истощение одного партнера, а двустороннюю, основанную на взаимности; природа обеспечивает людей источниками энергии, люди делают все от них зависящее, чтобы отданное природой возвращалось к ней обильным и доброкачественным.

— Человек тоже тело природы, — говорил один учитель. — Берегите природу, если себя сберечь хотите. Одно взяли, другое отдайте. Греетесь ее угольком — деревцо посадить не забудьте.

Какими запасами энергии располагает все человечество? Каждый год на это отвечают чуточку иначе: находят новые источники, уточняют и исправляют данные по старым… Перелистаем различные — не только наши, но и зарубежные — журналы, газеты, справочники и энциклопедии последних лет, включая год выпуска настоящей книги (1970). Выпишем то, что говорится в них о мировых запасах топлив. Отбросим сомнительные данные, прикинем на глазок, где современных данных нет, но известно, какую долю в общем энергетическом балансе, в общих мировых запасах составляло интересующее нас топливо несколько лет назад. В конце концов мы получим приблизительный ответ на вопрос, который задавали.

Разберем полученное.

Посмотрим сперва, как обстоит дело с невосполняющимися, ограниченными источниками энергии.

Невосполняющиеся (ограниченные) источники энергии

В таблице собраны последние результаты поисков источников энергии, прячущихся в земле. Разведанные запасы переведены по общей емкости энергии в квт-ч. В предпоследней графе указано, сколько энергии в среднем находится в килограмме топлива: эта величина, характеризующая объемную плотность энергии, называется еще теплотворной способностью и по традиции выражается в килокалориях. В последней графе — максимально достигаемая теперь (во всяком случае, в массовых масштабах) доля всей энергии, которую удается превратить в электричество.

Как видно, самым богатым источником энергии среди ископаемых топлив являются расщепляющиеся материалы. Считают, что одного из этих материалов — активного урана (урана-235) — 2 миллиона тонн, а другого — тория — 2,74 миллиона тонн. Всего получается 4,74 миллиона тонн.

В 1 килограмме урана содержится, как известно, 8·10¹³ дж, или 18,9 миллиарда ккал, или 22 миллиона квт-ч энергии (в 2,7 миллиона раз больше, чем в 1 килограмме угля). Это дает общую энергоемкость запасов расщепляющихся материалов 10¹⁷ квт-ч.

К. п. д. атомных электростанций невелик, и мы его принимаем равным 17 %.

Запасов каменного угля на Земле примерно 10 тысяч миллиардов тонн. Считая среднюю теплотворную способность угля 7000 ккал/кг, что соответствует 8,1 квт-ч, делаем отсюда вывод, что всего в земле, в не извлеченных пока еще на-гора угольных массивах, затаено для человека 81 миллион миллиардов квт-ч энергии.

Если уголь содержит в себе еще сравнительно большие запасы киловатт-часов, не очень сильно отличающиеся от запасов атомного горючего, то с остальными ископаемыми топливами дело хуже: сланец, торф, природный горючий газ и нефть таят в себе все, вместе взятые, гораздо меньше энергии, чем один только уголь.

С расчетами этих «цветных углей» дело обстоит сложнее: временами появляются в газетах радующие сознание известия, что то тут, то там открыли новый источник энергии. Богатые, например, запасы нефти открыты в Сибири и в Татарии. В Сибири нашли и газ, чего там никогда не видывали. И все же, чтобы не пропустить и эти «цвета» энергии, мы поступим так: воспользуемся соотношением между различными топливами, существовавшими до последнего времени (по опубликованным данным), и, ориентируясь на уголь, высчитаем количества энергии в сланцах, нефти и т. д. Думаю, что принципиальной ломки указанных там соотношений не произошло и вряд ли она произойдет в ближайшем будущем. Для приблизительных подсчетов это подойдет.

Соотношения таковы. Если все запасы ископаемого топлива (кроме ядерного) на Земле выразить в тепловых единицах и принять за 100 %, то:

95,4 % этого тепла будет заключено в каменном и буром угле,