Кафедра Ваннаха: Роботы для мирного атома

Автор: Ваннах Михаил

Опубликовано 23 марта 2011 года

Хорошо было в античности. Хочешь предаться интеллектуальным утехам - собрал сотоварищей за скромно накрытым столом, как Сократ, и беседуй с ними. Расход энергии минимален, да и вся она поступает от возобновляемых источников, так как была накоплена в плодах маслин и в щедро разведённом сброженном соке виноградной лозы. Да и в более поздней, более изысканной и дорогостоящей (для папенек учеников) философии энергозатраты были минимальны: и сад Академа, и портик Стои требовали лишь солнечного света да харча рабов-каменщиков, состоявшего из местного вина с оливками да импортированного из Скифии хлеба.

В Век Просвещения, Разума, тот самый, что завершился гильотиной, помудрствовать можно было в согласии с природой. Восковые свечи. Бумага из старого тряпья. Перо, выдернутое из гусиного хвоста. Да и золотистое местное винцо, под которое так славно грезить об изначальной доброте человеческой природы. Услужливая девка принесет барину из погребка, а не из энергозатратного, мурчащего мотором компрессора, холодильника... Мечта эколога!

А нынче - шутишь! Сколь-нибудь комфортные занятия интеллектуальным ремеслом требуют изрядного монитора. С диагональю экрана дюйма в двадцать четыре минимум... И не новомодного "широкоформатного" HD разрешением 1080 на 1920 пикселей, а более солидно-серьёзного - 1200 на 1920 и выше. Именно на таком хорошо, не мучая глаза, открыть пару листов формата А4; скажем, текст, с которым работаешь, да страницу книги в PDF. Только вот любит такое устройство, несмотря на все энергосберегающие выкрутасы, электроэнергию. Ватт этак 120...

Ещё ему нужна видеокарта. Или, если на домашнем десктопе, используемом в основном как файл-сервер, вы обходитесь интегрируемой графикой, то достаточно мощный процессор. К нему чипсет, память... И жёсткие диски да вентиляторы крутятся с расходом энергии. Да блок питания с "бесперебойником" кое-что потребляют, в сугубом соответствии с законами сохранения. Да и климат у нас не совсем средиземноморский. Зимой (а она на дворе, несмотря на день весеннего солнцестояния) отопление нужно. Летом (выдайся оно как в прошлом, 2010 году) совсем не лишним является кондиционирование. На то и на другое на один квадратный метр надо предусмотреть сотню ватт выходной мощности тепловой машины. Если "жечь" электроэнергию в радиаторе - уйдёт ватт на ватт. Кондиционеры экономичней, на потреблённый ватт (и в режиме охлаждения, и грея в качестве теплового насоса) они произведут 2,5-3 ватта.

А ещё компьютеру нужна инфраструктура. Сеть, избавляющая нас от необходимости иметь под рукой вагон справочной литературы на бумаге, весьма энергозатратна. Хост-бизнесы требуют довольно больших количеств электрических мощностей. Счастливцы, квартирующие поблизости от широко разрекламированного отечественного суперкомпьютера, легко отмечают его включения по морганию лампочек.

Так что информационное общество может существовать лишь тогда, когда под ним инфраструктурой лежат мощные и надёжные энергосистемы. А вот с этими системами порой и наблюдаются кое-какие проблемы. Например такие, какие мы можем видеть на электростанции Фукусима-1, пострадавшей от ударов стихии и поднимающей в небо столбы то белого, то чёрного дыма. И проблемы эти порой рождают призывы отказаться от атомной энергии.

Давайте для начала разберёмся с источниками энергии, потребляемой нашей цивилизацией. Обычные дрова, которые идут в дачный камин, в виде пеллет становятся вполне конкурентоспособными для отопления солидного загородного дома. Ветер, крутивший некогда мельницы и наполнявший паруса кораблей, любим ныне европейцами с их ветростанциями. Вода приводит в действие турбины ГЭС. Ток поступает от солнечных батарей.

Всё это - энергия солнца, результат работы термоядерного реактора, висящего в 150 000 000 км от нас. Энергия преобразования тех лёгких элементов, что когда-то были порождены Большим Взрывом. Эти элементы есть и здесь, на планете, и извлекать энергию из них мы можем ещё с начала 1950-х. Управлять ею пока не получается, но лёгкие изотопы, заточенные в корпуса боеголовок, умудряются обеспечивать мир на Земле.

Энергия углеводородов - это тоже энергия Солнца, только накопленная за геологические эпохи. (Неорганическую гипотезу происхождения нефти оставим за скобками.) Именно она приводит в действие современную цивилизацию. Расцвет технологий стал возможен благодаря тому, что Мать-Земля рачительно накопила своим детям лучи Солнца былых эпох да свободный кислород, нужный для их извлечения. Именно они, углеводороды, обеспечивают самые высокие плотности энергии.

Вид из космоса на столб дыма над АЭС (с сайта http://www.flickr.com/photos/digitalglobe-imagery/)

Реальная альтернатива углеводородам в современной цивилизации одна. Ядерная энергия. Деление тяжёлых ядер, унаследованных нами от взорвавшихся звёзд ранних поколений, из которых и возникла Солнечная система. Эта энергия извлекается изначально управляемо - реакторы предшествовали бомбам. И энергия эта изрядно интересна экономически. Она по стоимости лежит между самыми дешёвыми, но требующими вывода из хозяйственного оборота огромных земель гидростанциями и станциями тепловыми, потребляющими невозобновляемые запасы углеводородов.

Ядерные станции особенно актуальны для нашей страны с её суровым климатом и гигантскими пространствами, на которых углеводородное сырьё распределено крайне неравномерно. И ни в одной стране не было такой страшной аварии, как Чернобыльская. Ни в одной стране нет такого количества людей, пострадавших от радиации, как в бывшем СССР. 31 человек погиб от лучевой болезни быстро, ещё несколько десятков - спустя годы. Но это лишь видимая часть айсберга. Сколько ныне живо из тех 600 000 тысяч человек, кто был привлечён для ликвидации аварии, "схватил" по сотне миллизивертов? Каково состояние здоровья тех ПЯТИ миллионов граждан СССР, что "поймали" от 10 до 20 миллизивертов?

В начале 1990-х в Тульскую область регулярно заезжали специалисты, рассказывающие, что после взрыва экология совсем не хуже, а уровень медицины много лучше, но вот никто из них не соглашался переехать сюда из Москвы и Питера, или хотя бы деток прислать на лето...

Только вот при всех этих ужасах отказаться от ядерной энергетики возможности нет. Термояд пока эвентуален, да и он, вполне вероятно, будет связан с сильными, наведёнными нейтронами, уровнями излучения. Так что же делать?

Представляется необходимым, параллельно со строительством новых станций с реакторами новых, более безопасных образцов, организовать на государственном уровне производство универсальных роботов. Способных работать в условиях самых сильных уровней радиации. Урановый котёл всегда будет иметь конечный уровень надёжности. Штатная, установленная на нём механизация-автоматизация не сможет решить всех проблем. И не обязательно в любом случае обрушивать реактор в подземную ловушку, выводя из эксплуатации отдельный энергоблок, а то и всю очень дорогую станцию. Но посылать людей на ликвидацию аварии - не выход. Нынешняя Украина, покрывающая 50 процентов потребности в энергии за счет ядерных котлов, вряд ли найдёт в случае чего ликвидаторов в нужном количестве. Нынешние же роботы в условиях сильной проникающей радиации вряд ли окажутся работоспособны...

Такому роботу в урановом котле вряд ли выжить

Так что, может, стоит вложить часть доходов от атомной энергетики в создание робототехники, устойчивой к спецвоздействиям? По части цифровой электроники тут будут схемотехника, включающая компенсационные цепи и элементы, уменьшающие воздействие пролетающих сквозь кристалл частиц на функционирование устройства; материалы, стойкие к излучениям; технологии работы с ними. Команды таких железно-кремниевых (арсенид-галлиевых?) ремонтников резко снизят риски эксплуатации АЭС. Аварию же можно ликвидировать самыми решительными мерами на самых ранних этапах и без риска для персонала. Подварить шов, поправить регулировочную тягу, или что там ещё понадобится... Пилотировать вертолёты над котлом без риска для жизни людей.

Наличие же таких технологий в стране резко повысит её оборонную мощь. Это означает, что появится техника, способная работать, когда пойдёт в ход серьёзное оружие. Но пока что деньги от эксплуатации АЭС, унаследованные от СССР, тратились на нечто другое. Забавно было бы узнать, на что?