Капитан ближнего плавания (СИ) - Страница 12
Ира тоже с большим интересом слушала рассказ учителя, но ее немного удивило то, что он сказал, что на планете основной проблемой функционирования станций является охлаждение. Ведь вокруг было столько очень холодного воздуха, что даже не требовалось использовать радиаторы Соболева! То есть снаружи куполов было много очень холодного воздуха, но ведь все энергостанции и стояли за пределами куполов. И, не поняв, чем же вызвана такая проблема, он задала учителю простой вопрос:
— Василий Матвеевич, извините, я не поняла, а в чем проблема-то? Воздух снаружи имеет температуру в среднем около минут шестидесяти…
— Вы совершено правы, Ирина, воздух действительно очень холодный. Но, во-первых, его просто мало, давление атмосферы крайне низкое и для охлаждения теплоносителя атмосферным воздухом его бы пришлось перекачивать через радиаторы с огромной скоростью. А во-вторых, воздух этот очень пыльный, и с учетом первой причины даже после прохождения циклонов его абразивные свойства остаются слишком большими. Поэтому энергостанции не используют принудительную вентиляцию охлаждающих систем, а берут размерами — и вот размеры как раз и создают проблемы. Ведь стандартный реактор мощностью в тысячу двести мегаватт вырабатывает еще и тепла чуть меньше двух гигаватт, и если бы эти гигаватты пришлось охлаждать атмосферными радиаторами, площадь их составляла бы уже десятки квадратных километров. И из-за этого на станциях, на марсианских станциях используется испарительная система охлаждения, которые занимают всего по паре квадратных километров — но даже при этом возникают сразу две проблемы. И первая заключается в том, из-за действительно очень холодной атмосферы водяной пар, выходящий из испарителей, мгновенно конденсируется и замерзает, и если ветер не сильный, то окрестности испарителей быстро покрываются толстым слоем снега, который может и сами испарители накрыть — и в этих случаях возникает проблема с уборкой этого снега. А вторая заключается в том, что для испарителей нужно очень много воды, которую на станции приходится доставлять на челноках, а когда Церера находится на противоположной от Марса стороне Солнца, танкеры приходят слишком уж редко и воды на все энегростанции может и не хватить. Сейчас заводы на Луне в основном заняты постройкой новых танков, но достаточно их наделают только лет через пятьдесят…
— Спасибо, теперь я поняла.
— А можно еще вопрос по теме? — поднял руку Слава Суханов, один из двух курсантов, которым еще тринадцать даже не исполнилось. — Вы сказали, что возникает проблема с уборкой снега, а если этот снег просто растопить? Ведь вы же сами сказали, что у нас на энергостанциях получается избыточное количество тепла. Например, если на снег направить излучение от радиаторов Соболева…
— Хороший вопрос, сразу видно, что вы над темой думаете. Но так не получится, в том числе и потому, что снег из испаряющееся воды выпадает очень мелкий и чистый, даже если концентрация пыли в воздухе была высокой, ведь пылинки полностью покрываются кристаллами льда. И альбедо этого снега достигает девяноста семи процентов, а в среднем составляет около девяноста пяти процентов. И чтобы его растопить излучением, потребуется энергии на порядки больше, чем станция вообще вырабатывает.
— А почему бы тогда не поставить рядом полностью тепловую станцию? Я тут недавно читал, что если использовать реакцию синтеза…
— Вы, мне кажется, слишком уж увлеклись древней фантастикой. В старину писали и много хороших книг, но из них все же следует черпать мысли о взаимоотношениях людей, а то, что именуется «технической фантастикой», воспринимать подобно сказке о Колобке.
— А почему именно о Колобке? То есть то, что хлеб не разговаривает, и так понятно…
— Я именно о технической части говорю, — рассмеялся Василий Матвеевич. — В сказке технические детали приведены лишь частично, без точного описания — и у читателей, дополнительно в тему не погрузившихся, преставление о предмете повествования получается совершенно искаженным. Вот вы, Вячеслав, быстренько опишите мне внешний вид самого Колобка.
— А чего его описывать? Булка в форме шара, очевидно с глазами и ртом — раз видит собеседника и разговаривает…
— Вы ошиблись уже в первом определении. Колобок — это не шар, а плоская круглая лепешка. А неверное восприятие получается лишь потому, что в сказках обычно технические подробности опускают, поскольку они вообще не важны.
— Но я про реакторы на базе синтеза читал не в сказке и не в романе, а в журнале «Известия Службы Преобразования»…
— А, в Республиканском… Не читайте эту дрянь, его в республике издают для тупой толпы, а вас в школах учат, чтобы вы все же понимали, что есть правда, а что является лишь плодом воспаленной фантазии необразованного журналиста. Впрочем, мы уже среди учителей который год ставки делаем на то, зададут ли курсанты этот вопрос в первом полугодии или дотерпят до второго, когда преподавание ядерной физики начнется. Но вы, должен признать, поставили рекорд десятилетия… а чтобы его никто на вашем курсе не повторил, уже я повторю, что рассказывал… года три назад, когда вопрос в декабре прозвучал.
— А что, — не удержалась от вопроса Валентина Николаевна, — об этом не каждый курс спрашивает?
— Каждый, но чаще вопрос задают на уроках ядерной физики, в конце вводного курса, где-то в начале лета. И ответ тогда дается уже несколько другой, а так как курсанты до ядерной физики еще не добрались, ограничимся физикой Ньютоновой. Итак, вам стало известно, что колобок круглый, то есть при реакции синтеза возникает очень много энергии, много больше, чем при реакции деления. И это верно… однако вы не поняли, что круг — это не обязательно сфера, и даже совсем не сфера. Круг — это геометрия двумерная… то есть энергии на порядок больше выделяется, и процентов пятнадцать ее выделяется в виде гамма-излучения. А восемьдесят пять процентов уносит вылетающий при реакции синтеза нейтрон. Очень много энергии он уносит, поэтому и вылетает со скоростью в пятьдесят семь тысяч километров в секунду. Быстро, не правда ли? И на этом мы с атомами закончим и перейдем к стальным шарам, то есть в обычной ньютоновой механике. Пусть нейтрон у нас будет маленьким шариком, а стенка реактора пусть будет сделана из вольфрама, и атомы которого будут у нас шарами побольше. В сто восемьдесят четыре раза по весу примерно побольше. Такая модель вам нравится?
— Очень наглядная получается, нравится!
— А Ньютонову физику вы уже проходили и хорошо знаете, что происходит при упругом соударении шаров — мы тут просто все вопросы ядерных превращений для простоты рассматривать не будем, но общей картины это почти и не исказит. Итак, маленький шар ударяется о большой и передает ему часть своей энергии, причем пропорционадьно массам сталкивающихся шаров передает. И большой отлетит со скоростью в сто восемьдесят четыре раза медленнее маленького, а маленький отскочит обратно со скоростью на полпроцента меньше, чем у него была до столкновения. Верно?
— Ну, вроде верно.
— А дальше перейдем к арифметике. И когда посчитаем, то окажется, что большой шар дальше полетит гораздо медленнее, всего-то чуть быстрее трехсот километров в секунду. Но это при лобовом столкновении, а в реальности такое случается довольно редко, и исследования показывают, что примерно в девяноста шести процентов случаев столкновение будет идти по касательной. Я сейчас долгие выкладки опущу, вы их потом, в конце второго полугодия сами все просчитаете, а сейчас лишь скажу, что средний нейтрон отдаст среднему атому только половину энергии лобового столкновения, то есть атом вольфрама приобретет скорость в жалких сто пятьдесят километров в секунду.
— То есть совсем вроде немного?
— Ну, по сравнению со скоростью нейтрона немного. И мы уже не будем рассматривать дальнейшую судьбу этого нейтрона, и не обратим внимания на то, что он для того чтобы скорость свою хотя бы вдвое уменьшить, должен почти триста раз с другими атомами столкнуться… с аналогичными последствиями. Нас интересует сейчас только первый атом вольфрама, по которому нейтрон ударил. И который летит куда-то со скоростью в сто пятьдесят километров в секунду. И нам пока даже не очень важно, куда именно он летит. Пока неважно, пока нам и того достаточно. И нам интересно, какая температура будет у этого одинокого атома вольфрама. Надеюсь, все помнят формулу вычисления среднеквадратичной скорости молекул в зависимости от температуры?