Юный техник, 2002 № 03

Журнал «Юный техник»

Жанр: Технические науки  Научно-образовательная  Газеты и журналы  Прочее    2002 год   Автор: Журнал «Юный техник»   
Закладки
Размер шрифта
A   A+   A++
Cкачать
Читать
Юный техник, 2002 № 03 ( Журнал «Юный техник»)

ФОТОФАКТ

Эти велосипедные колеса представляют собой тонкие электрические двигатели, питающиеся от аккумуляторов. Едешь в гору — работает мотор. А спускаешься с горы или крутишь педали — мотор-колеса превращаются в генераторы и подзаряжают аккумулятор.

Машина времени, построенная под руководством В. Черноброва в объединении «Космопоиск». Утверждают, что человек, участвуя в эксперименте, сумел переместиться в ней по шкале времени на несколько секунд.

Вроде бы игрушка, но не хоккей или футбол, что но так уж сложны, а боксерский ринг. На Брюссельском салоне «Эврика» она имела большой успех.

А это и вовсе не игрушка, а изобретение, в котором реализован новый принцип передвижения по бездорожью. Ее автор С. Сагаков был удостоен золотой медали на Международной инновационной выставке «Архимед-2001».

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Тепло Земли…

В 1966 году на юге Камчатки, в местечке Паужетка, была запущена первая в СССР геотермальная станция мощностью 5 МВт. Прошло 33 года, и вот на том же полуострове начали вводить в строй вторую геотермальную станцию — Верхне-Мутновскую с проектной мощностью 80 МВт. Однако в чем причины столь медленного освоения геотермальной энергии? Только ли в нашей нерасторопности?

Горячие фонтаны посреди зимы

Воду эту никто не греет, как, скажем, в открытом бассейне. Она сама фонтанирует из-под земли кипятком. Так в чем же дело?

Поставь рядом турбину, и пусть она дает тебе свет и тепло. Ведь нехватка электроэнергии на Камчатке отчаянная, даже областной центр, бывает, неделями сидит без света…

Причины тому есть, и существенные. До той же Паужетки минут сорок на автобусе ехать надо, а промышленное Мутновское месторождение находится и того дальше — в 65 км от ближайшего населенного пункта на горном плато, да еще за труднопреодолимым перевалом.

Зимой дорог туда нет, их заваливает 10-метровым слоем снега, да еще гуляет ветер, достигающий штормовой скорости 40 метров в секунду. Путешествие на Мутновку в такую пору может занять двое-трое суток. И то если повезет, и гусеничные тягачи пробьются сквозь непогоду и заносы.

Потому и построили в 60-е годы XX века в Паужетке маленькую геотермальную электростанцию в порядке эксперимента. Мутновка реально доступна для проведения работ лишь четыре месяца в году: с июля по октябрь. В остальное время пребывание там — трудовой подвиг. Вахте из 15–20 человек предстоит поддерживать функционирование геотермальных скважин в любые ветра и морозы. Да еще постоянно защищать станцию от наползающего снега и льда.

И тем не менее, госпредприятие «Мутновка» — единственная организация на Камчатке, специалисты которой имеют большой опыт работы в таких экстремальных условиях, да к тому же имеют и технику, позволяющую вести глубокое (до 2,5 км) бурение в горных породах.

Где быть гейзеру?

Ответ на этот вопрос можно получить в Петропавловске, в Институте вулканологии Дальневосточного отделения РАН. Согласно данным, накопленным учеными, геотермальные месторождения достаточной мощности существуют лишь в сейсмически активных районах нашей планеты. За рубежом это Филиппины, Исландия, у нас — Камчатка…

Именно здесь происходит движение литосферных плит земной коры и их деформация, приводящая не только к землетрясениям, но и термической конвекции магмы. Говоря попросту, с глубин 150–200 км через трещины в земной коре поднимается вверх расплавленная горная порода. И если она пробивается на земную поверхность — происходит извержение вулкана. Если нет — рождается гидротермальная система. Раскаленная порода нагревает окружающие почвенные воды, и те при малейшей возможности фонтанами вырываются на поверхность…

Есть несколько теорий происхождения гейзеров и геотермальных месторождений. Например, по одной концепции, это происходит за счет смешения рожденного магмой флюида (пара с теплосодержанием 3000 кДж/кг) с продвигающимися к поверхности земли водами. Когда флюида в такой смеси немного — процентов 10 — рождается Паратунское месторождение с многочисленными «ванночками», в горячей минеральной воде которых обожают купаться камчатцы и их гости. При 25–30 процентах флюида мир получает уникальную Долину Гейзеров. А при 60 процентах — итальянское Лардарелло, там в 1904 году впервые в мире получили электроэнергию из геотермального пара с помощью циклического парового двигателя и динамо-машины.

В 80-е годы XX века эта концепция была несколько скорректирована. Однако выяснилось, что и в таком виде она не может объяснить всего.

Сомнения заставили ученых приступить к построению численных моделей гидротермальных систем Камчатки, а также термоаномалий под кратерами действующих вулканов. За 1985–1991 годы было выяснено, что обе они родом из одного магматического источника.

Схема возникновения вулкана или гидротермальной системы в сейсмических районах земного шара.

Вся надежда на математику

Использовав последние разработки, в Институте вулканологии решили провести диагностику потоков теплоносителя на основе трехмерных отображений геотемпературных полей. Однако, чтобы построить такие поля, понадобилась весьма мощная вычислительная техника. Такой в то время в нашей стране не было. Рискнули обратиться за помощью к американским коллегам.

Созвонились с сотрудником Лоуренсовской национальной лаборатории министерства энергетики США в Беркли К. Пруессом, автором программ по моделированию процессов в геотермальных резервуарах.

Он добился, что заместитель директора института Алексей Кирюхин был приглашен в лабораторию в качестве временного научного сотрудника, ему выделили время для работы с суперкомпьютером.

Но когда был израсходован весь временной лимит, пришлось потратиться на только что появившийся на рынке персональный компьютер РС-486. И уже с его помощью доводить начатое до конца.

Моделирование системы «резервуар — скважина» или «канал — магматический очаг» — ключевое в исследовании геотермальных месторождений, механизма деятельности гейзеров и прогноза извержений вулканов. В то время в Беркли уже имелось программное обеспечение для исследования процессов в геотермальных резервуарах и — отдельное — для расчета движения теплоносителя в скважинах.

Эти два программных продукта были объединены в общий вычислительный алгоритм. Созданная методика и была опробована в разработке численной модели Мутновского месторождения. Это позволило спрогнозировать различные сценарии эксплуатации скважин.

Впоследствии Кирюхин разработал такие же численные модели для других геотермальных месторождений Камчатки и Курильских островов, дав оценку их эксплуатационных запасов.

Алфавит

Предложения

Copyrights and trademarks for the book, and other promotional materials are the property of their respective owners. Use of these materials are allowed under the fair use clause of the Copyright Law.