В. ФОРТОВ - ОБ ЭНЕРГЕТИКЕ: "ТАМ ЕСТЬ СВОИ ПРОБЛЕМЫ..."

http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=eb88df7b-b325-487a-81e7-ae16a15299b2&print=1
© 2024 Российская академия наук

Нериторические вопросы: Текст передачи Д. Быкова - прямой эфир 24.11.2007 с участием В. Фортова, академика, секретаря Отделения энергетики машиностроения, механики и процессов управления РАН.

Дмитрий Быков. - Вы на протяжении многих лет занимаетесь проблемой энергетики. Возможно, вы можете что-то сказать, мы пытаем об этом разных людей уже третью неделю, и никто нам ничего окончательного сказать не может о том, когда кончится нефтяная наша игла?

Владимир Фортов. - Вопрос, конечно, интересный.

В.Ф. - Нефтяная игла будет долгой. Наш выдающийся энергетик Михаил Эльдорович Терикович сказал, что энергетика - это физика плюс экономика. Если мы говорим о нефти, о газе по сегодняшним ценам и если мы чуть-чуть будем экстраполировать эти цены с учетом инфляции мировой - 2-3%, то кончится это все через 40-60 лет. Но если цена будет выше...

В.Ф. - Нет. Если будет выше, то тогда люди пойдут за нефтью и газом в труднодоступные районы - на шельф, дальше на север, в Заполярье, и тогда нефти будет еще на десятки лет, но по более дорогой цене. Сколько теперь человечество готово платить за нефть? Оценки экономистов показывают: если с сегодняшних 80 долларов за баррель цена возрастет в 2 раза, то экономика это воспримет, потому что сегодня роль-цена энергоносителя и цена самой энергии, полезной в форме электричества, тепла, - которая закладывается в средний продукт, - это несколько процентов. Вот если вы посчитаете, сколько вы тратите на отопление, освещение своей квартиры, то у вас получится порядка 4-5-7%. Ясно, что когда вам станет холодно и вам не будет хватать тепла и электроэнергии, вы заплатите в 2 раз больше - и это не катастрофа

Д.Б. - Ну, как сказать. Вообще-то катастрофа, конечно, в 2 раза больше. Но потерпим, ладно.

В.Ф. - Я бы сравнил эту ситуацию с ситуацией человеческого сердца. Вес его очень небольшой - тоже на уровне вот этих самых процентов, но, если его не будет, не будет ничего. То же самое с энергетикой - эта область человеческой деятельности сегодня относительно немного стоит. Повторяю: относительно.

Д.Б. - Да, это может стать золотом. Но если...

В.Ф. - Не будет энергии - то не будет ничего. И вы выложите последние копейки за нее.

Д.Б. - Ну, значительная часть населения довольно уверенно, в Бразилии, например, переходит на альтернативные источники...

В.Ф. - А что такое альтернативные источники? Их очень много на самом деле - это солнечная энергетика, это ветряки, приливы, газ, биотопливо, биогаз и так далее. Но сегодня, если вы посмотрите на всю энергетику, то роль этих альтернативных источников очень невелика - на уровне нескольких процентов: 3-4%. Ученые прогнозируют увеличение этой доли в 2050 году - вот такие экстраполяции делает Международное энергетическое агентство, до 10%. То есть тут революции не произойдет, хотя есть районы, где это действительно выгодно. Солнечная энергетика - это самый чистый и самый доступный вид.

Д.Б. - Господи, а что там делать-то? Только преобразовать тепло в энергию.

В.Ф. - Нет, световую энергию. Дорого стоит теплопроводник. Но их цена падает.

Д.Б. - То есть по цене они дойдут до углеводородов.

В.Ф. - Думаю, да, потому что цены на них падают очень резко. Технология там близка к технологии создания интегральных схем для IT технологий, а это целое магистральное направление. Поэтому то, что делается в IT, сразу переносится туда - и цена резко падает.

Д.Б. - Очень хорошо, а вот такая замечательная вещь, как спирт - этиловый, метиловый, на котором ездит Латинская Америка... Ну, там, правда, тростника дофигища, но в принципе?

В.Ф. - Латинская Америка нам не очень указ, потому что она сильно южнее, сильно влажнее, чем мы. Там все очень быстро растет. Я не думаю, что у нас здесь очень большие перспективы, но, если говорить о проблеме в целом, то ситуации такого энергетического кризиса, когда человечество им подавится, не произойдет никогда, потому что по мере того, как будут расти цены, человечество будет идти все дальше и дальше. Процесс добычи углеводородов будет все более дорогим, но их, я уже говорил, хватит еще на сто лет. Потом, не забывайте, у нас много угля, которого при теперешних ценах и при теперешней ситуации хватит на 300-400 лет. А из угля, есть технология, можно делать газ.

В.Ф. - И ту же нефть. Скажем, Германия всю Вторую мировую войну воевала на синтетическом топливе, которое они получали из угля.

В.Ф. - Раза в два-три дороже, но не на порядки же. А что произойдет дальше, если это все будет выработано, а цена будет все время расти, как мы с вами договорились, то где-то при стоимости 500 долларов за баррель - то есть 5 сегодняшних цен, становится выгодна термоядерная энергетика. Что вы смеетесь?

Д.Б. - Ну, термояда у нас не будет до 2050 года, и он будет чудовищно дорог.

Д.Б. - Действительно возможно такое соотношение, что нефть станет стоить, как термояд?

В.Ф. - Это дорогое дело, энергетика вообще дорогая, но когда припрет и когда...

Д.Б. - А возможно, чтобы приперло до 500 долларов за баррель?

Д.Б. - А кто будет столько платить? Какие-нибудь электрические батареи изобретут...

В.Ф. - А вот поставьте такой эксперимент, скажем, над собой или над вашими сотрудниками. Попытайтесь полдня обойтись без электричества.

Д.Б. - Но электроэнергия - самая дешевая вещь. И, кстати, она, в общем, бесконечна практически, ей ничего не сделается, как я понимаю, потому что реки падают себе благополучно.

В.Ф. - Сегодня где-то около 60-70% всей энергии - электроэнергии, тепло-энергии движения автомобилей автомолетов и так далее - делается путем сжигания углеводородов, которые являются не чем иным, как запасенной энергией термоядерного реактора, который называется Солнцем. Поэтому, если совсем строго математически говорить, сегодня мы используем термоядерную энергию.

Д.Б. - Во-первых, запасенную. Во-вторых, это все еще весьма далеко от того замечательного реактора, который сейчас строится между Францией и Швейцарией.

В.Ф. - Был у нас выдающийся ученый Лев Андреевич Арцимович, который руководил термоядерной программой. И вот его спросили: когда?

Когда же термоядерная энергетика станет (это ваш вопрос) каждодневной? Он сказал - тогда, когда людям это будет необходимо.

В.Ф. - С точки зрения принципиальной, с точки зрения, что называется, физической демонстрации термоядерная энергия в форме бомбы - это, вы знаете, 53-й год, а в форме управляемой реакции на трех установках сразу приблизительно 5 лет назад был получен так называемый брейк ивен - это когда вы сколько-то энергии вкладываете на нагрев и удержание плазмы, а выходит ее столько же. Ну, чуть больше.

Это было приблизительно 5 лет назад. На трех установках сразу - в Европе, Японии и в Америке на установках с магнитным удержанием.

В.Ф. - По Сахаровскому и Таммовскому рецепту.

В.Ф. - У нас нет, но должен вам сказать, что это та самая область - физика плазмы и управляемый термоядерный синтез, где мы находимся на очень приличном уровне. Сегодня эти работы возглавляет Евгений Павлович Велихов - очень квалифицированно и очень успешно. И то, что мы участвуем в ИТЕРе, это, конечно, серьезнейшее дело, потому что мы тратим 10% общего объема капиталовложений туда, а это объем не маленький, но и не особенно большой - один миллиард на 10 лет. Ну на 5, может быть. Но мы получаем 100% всей информации. Мы равноправные участники. Уже надо переходить на большую машину, которая является прототипом к реактору Демо, а Демо - это уже полупромышленная установка. Но эти сроки могут сильно измениться в ту или в другую сторону в зависимости от того, как сложится ситуация на рынке.

Теперь по поводу цены. Вот сейчас мы говорим о 100 долларах за баррель, а в 1976 году, когда был нефтяной кризис и арабы вводили эмбарго, в пересчете на сегодняшний доллар баррель уже стоил порядка 120, то есть мы еще не добрали до абсолютного максимума.

Д.Б. - Да, я тоже так думаю, что абсолютный максимум еще впереди, но меня интересует то, в какой момент человечеству это надоест.

Д.Б. - Нет? Ну, 500 долларов за баррель - это все-таки нереальная цена.

Д.Б. - Потому что за эти деньги дешевле уже найти какое-нибудь чисто экономическое решение.

В.Ф. - Нет. Это мы с вами сегодня здесь думаем, что вот тогда это будет 500, но, черт его знает, может, за это время придумают какие-то системы удержания плазмы. Потому что параллельно тому термояду ИТЕР, который делается в Калараше, идет второе направление, которое менее известно, оно называется управляемый термоядерный синтез инерционным удержанием плазмы.

В.Ф. - Чтобы там пошла реакция, надо нагреть плазму до температуры порядка 10 кф. Это 100 млн. градусов. И чтобы эти 100 млн. градусов не пожгли саму установку, плазма не должна ее касаться.

Поэтому ставят магнитное поле. А второе направление состоит в следующем: вы не используете магнитное поле, вы делаете эту реакцию в форме микровзрыва.

Это нановодородная бомба. Но водородной бомбе реакцию синтеза инициирует атомная бомба, а у атомной бомбы - цепная реакция, когда есть критическая масса и поэтому вы не можете ее сделать бесконечно малой и поэтому атомная бомба не бывает в 20-30 кг. Это килотонны обычно. Можно вместо атомной бомбы для запала использовать либо лазеры, либо мягкое рентгеновское излучение, которое возникает при сильно точных разрядах - так называемых пенчах. В очень короткое время происходит эта реакция, а энергии выделяется обычно в 100 раз больше, чем затратили. И вот такой цикл называется термоядерным синтезом с инерционным удержанием. Сегодня уже две установки есть. Одна очень скоро заработает - это NIF National Loginition Facility у американцев. Чуть попозже заработает лазер Мега Джоуль во Франции и в Америке...

В.Ф. - Может быть, это последнее направление, связанное с разрядом, дешевле. Поэтому сейчас, как всегда в науке, трудно предсказывать...

Д.Б. - А как этот взрыв происходит, как он организован?

В.Ф. - Представьте, что вы имеете капельку, сделанную из смеси дейтерия с тритием...

И такую маленькую замороженную льдинку я со всех сторон симметрично начинаю облучать лазером или мягким рентгеном. Она начинает испаряться, возникает плазма. Эта плазма оттекает, а из-за импульса отдачи идет ударная волна, которая нутро этой самой капельки начинает сжимать и разогревать. И когда вы сожмете ее приблизительно в 1000 раз, у вас проходит реакция, происходит микровзрыв. Если пересчитать на килотонны взрывчатки, это прядка 20-50-100 кг. Это уже можно удержать в каком-то объеме.

В.Ф. - Это сложная история. Есть отчет Сахарова, секретный, на этот счет. Но первая публикация была сделана, по-моему, в 1968 году Эдвардом Теллером, отцом водородной бомбы, Циммерманом и Вудом.

Д.Б. - Я начинаю думать что Сахаров был действительно ученый экстракласса.

Д.Б. - Все знали его исключительно как правозащитника, а он был, видимо, прежде всего гениальный прикладник.

В.Ф. - Мне довелось как-то с ним общаться. Это был человек высочайшего интеллекта и как физик, и, сочетание редчайшее, как инженер. Я, пожалуй, могу назвать таким же еще Будкера Андрея Михайловича...

Д.Б. - Это, кстати, вообще для русской школы характерно - инженерное такое мышление, потому что и сами же себе приборы мастерили.

В.Ф. - Мы в нашем институте сделали взрывомагнитный генератор по идее Сахарова и использовали для имитации удара молнии явление электропередач.

В.Ф. - Что такое молния? Это некий импульс электрического тока, который попадет куда угодно. Ток в молнии, это важно, порядка 20 КА - 20000 А. Это прилично. Теперь, как работает взрывомагнитный генератор Сахарова? У него есть две схемы. Одна из схем такая: в трубу из проводника я ввел магнитное поле и потом обкладываю это дело взрывчаткой. И начинаю эту трубу взрывчаткой сжимать с большой скоростью. И если я выполню некоторые тривиальные условия по диффузии магнитного поля, то у вас этот магнитный поток не сможет вылиться наружу. Магнитный поток - это произведение магнитного поля на площадь. Площадь уменьшается, поле растет - все. Гениальная идея. Дальше начинается технология. Все это делается, такой генератор дает сегодня мировой рекорд, он принадлежит Арзамасу, нашим ученым - 30 млн. эрстед.

Магнитное поле Земли - это порядка полэрстеда... Мировой рекорд по импульсным токам - 20 КА, это молния, а это 300 млн. А тоже сделано нашими учеными в Арзамасе.

Д.Б. - Что же можно сделать с таким разрядом?

В.Ф. - А дальше возможны варианты. Можно использовать это для получения нейтронов, можно попытаться зажечь термоядерный реактор. Есть такой проект Маго, который реализуется совместно с Лос-Аламосом и Арзамасом-16, он называется ИЭФ. Это совместная работа. <...>

Д.Б. - Вот был такой роман покойного замечательного писателя Александра Миррора - "Мост Веерозана", где была описана довольно узнаваемая конструкция, - аккумулятор, способный колоссально быстро заряжаться и потом чуть ли не сутки работать. Для автомобиля это замечательно, но нефтяники не пускают эту новинку на рынок... Возможна такая ситуация?

В.Ф. - Конечно. Мы с вами начали с термояда, так вот в эти работы нефтяные фирмы не вкладывают деньги. Зачем им альтернативные источники энергии?

Д.Б. - А кто вкладывает? Россия вкладывает в это? Есть программа?

В.Ф. - В России федеральная целевая программа будет в ближайшее время принята, ее концепция правительством уже одобрена. Академия наук в этом принимает участие и Курчатовский институт. И еще куча институтов Средмаша. Есть и специальное решение правительства об участии в ИТЕРе, о чем мы уже говорили. Это все за последний год сделано.

Д.Б. - Ну, слава Богу, что до этого руки наконец дошли, но это требует серьезного вложения?

В.Ф. - Где-то масштаба миллиарда долларов на обе программы в год. Это, в общем, немного.

Это явно стоит того, потому что снимает все разговоры и озабоченности о том, что будет энергетический кризис и мы все с вами загнемся. На выходе из стакана воды вы получите столько энергии, сколько из бочки бензина, если это все заработает.

Д.Б. - Что, к концу века эта проблема будет решена?

Д.Б. - То есть люди сами себя еще и сдерживают, пока вся нефть не высосана...

В.Ф. - Я вам еще раз говорю: если вы считаете, что и 4% заплатите, и 8%. Куда вы денетесь?

В.Ф. - Всю нефтехимию. Кстати, химия среди областей человеческой деятельности, это наука и техника, дает максимальный продукт. Больше информационных технологий, больше энергетики.Если говорить про энергетику, то мы с вами выстроили сейчас схему, которая гарантирует человечество от отсутствия энергетической смерти на разумные 1000 лет.

Уже сегодня есть системы, при которых, если мы с вами дойдем до границ энергетической смерти и положим наши 500 долларов, то и будем нормально жить.

Д.Б. - А где еще можно добывать нефть помимо шельфов?

Какие есть еще залежи неисследованные? Океанское дно, вероятно, в перспективе?

В.Ф. - Океанское дно, конечно. Есть такие гидраты - это на глубине - это очень большие запасы. Ну и, конечно, альтернативные источники энергии, с которых вы начали.

Д.Б. - А как вы оцениваете перспективы атомной энергетики, про которую столько говорят: она опасна, вредна, от нее придется отказаться...

В.Ф. - Моя точка зрения, может быть, непопулярна, но я убежден в ее правильности. Если бы не Чернобыль...

Эффект Чернобыля, прошу прощения за высказывание, в значительной степени усилен многократно тем, что Чернобыль пришелся на гласность. И тогда пошли разговоры абсолютно непрофессиональные и абсолютно...

Д.Б. - Ну, вы помните, даже начальник станции сел, который был ни в чем ни сном ни духом не виноват.

В.Ф. - Нет, он виноват. Я там был почти сразу после аварии, все видел своими глазами. Давайте так: вы садитесь в самолет и пилот с высоты 10000 метров пикирует в землю - будет авария! Или человек везет в поезде 1000 человек и проезжает на красный на полном ходу и влетает в другой состав - будет авария! Здесь произошло то же самое. Были нарушены элементарные.... Если вы, на-пример, два пальца сейчас сунете в розетку.

В.Ф. - Ничего хорошего! Вы погибнете, не дай Бог. Так вот это из этой серии!

Д.Б. - Ну так что там было сделано на самом деле?

В.Ф. - В том реакторе РБМК были системы защиты, их несколько. Чернобыльская станция боролась за переходящее Красное знамя с другими станциями. Боролась и за максимальный коэффициент использования оборудования - есть такой параметр. И вот когда реактор выключается, еще существует инерция турбины и генератора, и они решили использовать эту инерцию для выработки энергии, но при этом отключили три или четыре аварийные системы, которые им не должны были разрешить это сделать.

Это, грубо говоря, два пальца в розетку. Это была грубейшая ошибка человека, а не реактора. Этот реактор был сделан для наработки оружейного плутония. И в условиях, когда его делали, а делал его академик Доллежаль, - были ограничены ресурсы, он сделал реактор, не обладающий тем уровнем безопасности, который сегодня предъявляется. Сейчас строят так называемые корпусные реакторы, когда вся эта сборка - в металлической оболочке, а вокруг нее еще и железобетонная оболочка. Сейчас совсем другие требования... А он делал его в 1949 году <...>

Д.Б. - В перспективе будет это развиваться?

В.Ф. - Франция 80% своей энергии получает на атомных станциях. Ни одной серьезной аварии. Причем Европа, которая критикует атомную энергетику, "зеленые" там очень сильны, они приходят к власти, так вот они эту энергию покупают и ее используют. Италия, например. Что хорошо в атомной энергетике? То, что, как это ни парадоксально звучит, она чистая. Выхлопы там равны нулю. Там есть свои проблемы, связанные с так называемыми радиоактивными отходами, "хвостами". Но это не есть проблема, которая закупоривает это направление.