БУДУЩЕЕ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ
НАЧАЛО НОВОГО ПУТИ
Было бы большой ошибкой считать, что достигнутые в настоящее время успехи в высвобождении атомной энергии и ее использовании являются вершиной того длинного пути, путешествие по которому люди начали много-много лет назад.
Ведь огромная энергия, высвобождаемая человеком при ядерной реакции деления урана, пока еще составляет лишь 0,1% всей заключенной в атомном ядре энергии! Не контролируемая человеком термоядерная реакция позволяет несколько повысить высвобождаемую энергию вещества.
А сколько ее нужно человеку?
Очень и очень много. И не просто энергии, а самой концентрированной ее формы — атомной энергии.
Сейчас пока трудно сказать, как все это точно произойдет. Однако пути решения некоторых проблем можно уже предвидеть в общих чертах. Остановимся на важнейших из них.
О ДВИГАТЕЛЯХ ВООБЩЕ
Свои самые сокровенные надежды человек издавна возлагал на новый источник энергии беспредельной мощности, ничтожно малых размеров, безгранично долго действующий и почти не расходующий топлива. Еще не обладая таким источником необыкновенной силы, человек уже не хотел летать рядом с орлами. Он хотел лететь к звездам!
И вот, наконец, этот чудесный источник почти неограниченной энергии и мощности в наших руках!
Любой новый двигатель, используемый для движения морского, наземного или воздушного транспорта, должен обладать целым рядом преимуществ по сравнению со всеми другими, ранее применявшимися.
Он должен быть более мощным, более легким, более экономичным по расходу топлива, более простым в изготовлении и эксплуатации, более прочным и надежным в работе.
Начнем с мощности двигателя. Наиболее компактными и легкими, по сравнению с развиваемой ими мощностью, являются авиационные двигатели. Обычные поршневые моторы, имеющие по нескольку десятков рабочих цилиндров, с большим трудом можно строить на мощность порядка 3000—4000 лошадиных сил (л. с.). Современные реактивные двигатели развивают тяговое усилие, соответствующее при полете самолета с максимальной скоростью мощности порядка 35—40 тысяч лошадиных сил и больше. И, наконец, в ракетных двигателях кратковременного действия может быть получено тяговое усилие, соответствующее мощности уже в миллионы лошадиных сил.
Чудесный источник «неограниченной» энергии выделяет лишь ничтожное ее количество — всего 0,1—0,5 %.
Вес двигателя, приходящийся на 1 лошадиную силу.
Ядерный реактор, расходующий в сутки около 1 кг делящегося урана, развивает тепловую мощность порядка миллиона киловатт. В качестве источника энергии электростанции, имеющей к. п. д., равный 35%, он позволил бы получать 350 тысяч киловатт самой удобной для использования энергии — электрической. Такой мощности было бы вполне достаточно для приведения в движение любого самого большого корабля на море, самого мощного локомотива на рельсах, самого огромного самолета в воздухе.
Но ведь теоретически мощность атомной электростанции не ограничивается этими числами. Сжигая 2 кг ядерного горючего в сутки, мощность можно было бы удвоить, сжигая 4 кг — учетверить.
Вторым весьма важным вопросом в проблеме двигателя является его вес. Чем легче двигатель при одной и той же мощности, тем шире область его применения. Обычно степень совершенства двигателя, если не рассматривать некоторые особые условия его работы, определяется весом, приходящимся на 1 л. с. мощности.
Для тяжелых стационарных двигателей, рассчитанных на надежную длительную работу, например на тепловых электростанциях, морских судах и т. д., на 1 л. с. приходится от 14 до 10 кг веса.
У авиационных поршневых двигателей, предназначенных для сравнительно кратковременной работы при максимальной мощности, на 1 л. с. приходится около 0,5—0,4 кг веса, у турбореактивных — 0,3—0,2 кг, у прямоточных воздушно- реактивных — 0,10—0,05 кг, у жидкостно-ракетных — 0,010— 0,001 кг и т. д.
У атомной установки... Увы, она слишком велика по сравнению со своими конкурентами. Но вес, приходящийся на единицу мощности, — это еще не самый важный показатель.
Любой вид транспорта рассчитан на определенное число часов работы без повторной заправки его горючим: судно — на месяцы, паровоз — на сутки, самолет — на десятки часов, реактивный самолет — на часы.
Поэтому, как бы ни был совершенен и легок двигатель, приходится принимать во внимание не один только его вес, а вес с запасом топлива, требуемого для непрерывной работы в течение времени между двумя заправками. А это существенно меняет дело.
Например, на судне водоизмещением 10 тысяч тонн паровой или нефтяной двигатель может весить, допустим, 1000 т, а в рейс для него нужно брать 2000—3000 т угля или нефти. Следовательно, вес силовой установки плюс топливо надо считать уже равным 3000—4000 т.
Кроме того, ни одно судно не может проработать всю навигацию или совершить очень длительный рейс без пополнения горючего. А это в большинстве случаев означает необходимость иметь еще отдельный флот, подвозящий к разным портам страны уголь и нефть, что зачастую сложно, дорого, нерационально, а иногда и невозможно. Все это косвенно можно было бы тоже приплюсовать к «весу» силовой установки судна.
Самолет, в течение 12 часов покрывающий расстояние в 8000—10 000 км, двигатели которого весят 2—3 т, должен брать с собой 10—15 т горючего, а иногда и больше.
Недаром про современные тяжелые самолеты говорят, что это летающие цистерны. Скажем, самолет весит 10 т, вес двигателя 2—3 т, вес топлива 10—15 т, а полезный поднимаемый груз — всего лишь несколько тонн. Короче говоря, современный самолет больше возит сам себя, чем людей или грузы.
Более правильно вес и удельную мощность двигателя определять вместе с весом запаса топлива, расходуемого в течение определенного времени.
И вес двигателя, приходящийся у него на 1 л. с. мощности, совсем не так мал, как это выглядело сначала, когда мы не учитывали прикованной к нему тяжелой гири в виде огромной керосиновой цистерны.
После столь длинного вступления мы можем поговорить и об атомных установках.
Выгодно ли использовать атомный реактор как источник энергии для различных двигателей?
Дело на первый взгляд обстоит неважно.
На 1 л. с. мощности такого двигателя придется уже не 0,5, не 1 и даже не 10 кг его веса. Одна бетонная защитная оболочка даже наименьшего из известных реакторов должна весить независимо от его мощности не менее 300—500 т.
Самое обидное при этом то, что, собственно, сам реактор, включая уран, замедлитель, отражатель нейтронов и систему охлаждения, весит не так уж много.
Известны типы реакторов, вес которых не превышает и сотен килограммов.
Но зато в смысле веса всей установки, включая запас возимого топлива, ядерный реактор имеет свои неоспоримые преимущества. Мы упоминали, что атомная электростанция мощностью порядка 100 тысяч киловатт при тепловой мощности реактора 300—400 тысяч киловатт расходует на свою работу в день всего лишь около 500—600 г урана-235 или плутония. В год это составит около 0,2 т, и если при этом используется так называемый регенеративный или размножительный реактор, то можно вернуть часть топлива или даже получить его в большем количестве.
Теперь представим себе, что на судно водоизмещением 10—12 тысяч тонн поставлен атомный реактор тепловой, мощностью 40—50 тысяч киловатт. Вес реактора составит примерно 1000 т, запас ядерного горючего 0,5 т, вес турбин двигателей 1000 т, прочее оборудование будет весить 600 т. Всего 2600 т против 5000—6000 т обычного судна такого же водоизмещения, взятого вместе с запасом топлива.
Если обычное судно с полным запасом топлива может пройти не больше 10 тысяч километров, то судно с атомной установкой покроет 300—500 тысяч километров!
А ведь судну с обычными двигателями для этого потребуется почти 35 раз пополнять топливо, перевезти в своих трюмах 80—90 тысяч тонн лишнего груза и для подвоза его содержать целый флот угольщиков или нефтеналивных судов, армию людей, систему баз, портов и т. д.
Из нашего рассказа можно сделать вывод, что при всех возможных усовершенствованиях атомных установок ближайшего и более далекого будущего ядерный реактор, видимо, в течение долгого времени будет приводить в движение только большие и тяжелые морские суда, подводные лодки и, может быть, огромные транспортные самолеты.
И, видимо, еще в течение долгого времени будут огорчены поклонники автомобильного и мотоциклетного транспорта, а также авторы фантастических повестей, мечтающие, что уже в недалеком будущем все автомагистрали страны и улицы городов будут заполнены атомными автомобилями и мотоциклами, а воздушное пространство — самолетами индивидуального пользования с установленными в них маленькими атомными двигателями.
ПЕРВЫЙ В МИРЕ АТОМНЫЙ ЛЕДОКОЛ
Особенно выгодной оказалась атомная установка для ледокола. Известно, что самые крупные суда этого типа имеют паровые или дизельные двигатели мощностью от 10 до 25 тысяч лошадиных сил.
Летом 1960 года в Советском Союзе начал свою навигацию первый в мире атомный ледокол «Ленин» водоизмещением 16 тысяч тонн, обладающий силовой установкой мощностью 44 тысячи лошадиных сил — в 2,0—2,5 раза большей, чем у самых крупных ледоколов мира.
Преимущества атомного ледокола перед всеми другими ледоколами с любыми видами энергетических установок огромны, а в ряде случаев и просто несравнимы.
Первое и главное — это постоянство водоизмещения, а следовательно, постоянные и лучшие ледокольные качества судна, так как нет необходимости иметь на нем огромный запас дизельного или иного топлива, а по мере его расходования — равного ему по весу балласта—забортной воды, на перевозку которого, в свою очередь, расходуется добрая половина возимого топлива и вырабатываемой машинами энергии.
Практически неограниченная автономность плавания позволяет ледоколу совершать рейсы любой протяженности и длительности, работать на больших мощностях, без боязни остаться без топлива и застрять во льдах там, откуда его не сможет вывести уже никакой иной ледокол.
Об исключительных возможностях атомной установки ледокола «Ленин» можно судить хотя бы по тому, что три года подряд (1960—1962) его реакторы работали без перезарядки ядерным горючим и могли бы работать еще одну навигацию!
При экономичном режиме работы реактора он смог бы пройти вокруг земли 8—10 раз без перезарядки топливом! Вообще говоря, судовые атомные энергетические установки позволяют строить надводные суда со скоростью хода, в два раза превышающей скорость любых современных надводных судов. Однако у ледокола «Ленин» иные задачи, поэтому скорость его хода сравнительно невелика — на чистой воде она равна 18узлам (33 км/час), а во льдах толщиной 2,4 м — 2 узлам (4 км/час).
Атомный ледокол «Ленин».
Ледоколам старого типа значительную часть короткого драгоценного времени навигации приходится терять на ожидание улучшения ледовой обстановки в море. Они могут проводить караваны судов при толщине льда до 70—90 см, а в условиях сжатия льдов в два балла вообще лишены возможности оказывать помощь транспортным судам.
Атомный ледокол в подобных случаях полностью сохраняет свою маневренность и активность. Благодаря использованию атомного ледокола время навигации в Арктике почти удвоилось. Сбылась мечта великого русского флотоводца и создателя русского ледокольного флота адмирала С. О. Макарова: «Дойти до полюса напролом!»
На рисунке показано общее расположение и принципиальная схема атомной энергетической установки ледокола.
При конструировании реактора, помимо общих задач, особое внимание уделялось прочности, надежности и безопасности установки. Плавание любого морского судна даже по чистом воде слишком часто сопряжено с огромными трудностями и опасностями. Стоит учесть, что сила удара морской волны высотой в 5—6-этажный дом может порой достигать 35—40 т на квадратный метр поверхности корпуса! Ледоколу же, помимо всего этого, приходится еще днями и неделями таранить и крушить двухметровые льды, нанося порой по нескольку ударов в одну и ту же ледяную глыбу с полного хода.
Совершенно очевидно, что эти условия ни в какое сравнение не идут с условиями работы обычных, стационарных установок. А ядерный реактор должен быть тщательно огражден от качки, быстрых вертикальных и других перемещений и особенно вибраций.
Команда ледокола не только работает, но на все время плавания еще и живет на расстоянии не свыше 50—100 м от источника опасных излучений. Поэтому к радиационной защите реактора, как обычной, так и на случай возможной аварии, предъявляются куда более жесткие требования, чем к установкам на суше. Короче говоря, защита должна быть абсолютной — такой, как будто бы ледокол работает не на ядерном, а на обычном горючем.
Учитывая эти, а также многие другие, не менее важные требования, для первого в мире атомного ледокола был выбран водо-водяной реактор, охлаждаемый водой под давлением и в котором вода служит еще и замедлителем нейтронов. Это позволило сконструировать активную зону реактора сравнительно малых размеров, тем самым значительно сократить общий вес биологической защиты, вернее, усилить ее.
Можно было бы поставить на ледокол всего один реактор требуемой тепловой мощности, что в целом позволило бы сэкономить и общий вес, и объем всей установки, однако после тщательного взвешивания всех «за» и «против» было решено поставить три реактора—два работающих и один резервный, включаемый на случай каких-либо неисправностей в работающих, а также для работы в особо тяжелых ледовых условиях.
Корпус реактора представляет собой стальной цилиндр высотой 5 и диаметром 2 м, облицованный изнутри для защиты от коррозии нержавеющей сталью.
Активная зона имеет следующие размеры: высота 1,6 м, диаметр 1 м. В качестве топлива используется двуокись урана с увеличенным до 5% содержанием делящегося изотопа урана-235. Общий вес топлива в одном реакторе 1,7 т, а во всех трех реакторах 5,1 т, из которых около 0,25 т — уран-235.
Следует помнить, что тепловая мощность любого реактора в четыре-пять раз превышает электрическую, или силовую мощность любой энергетической установки. Поэтому тепловая мощность каждого реактора составляет 90 тысяч киловатт, а всех трех реакторов — 270 тысяч киловатт.
Поступающая в реакторы под давлением 200 атм вода нагревается в нем до температуры 325°.
Так как под действием излучений радиоактивными больше всего становятся растворенные в воде посторонние вещества, то циркулирующая по первичному контуру вода подвергается двукратной перегонке (дистилляции).
Как и в обычных схемах, охлаждающая активную зону реактора вода поступает в трубчатый теплообменник — парогенератор, где и отдает свое тепло воде вторичного контура, превращая ее в пар с температурой 310° и давлением 28 атм.
Этот пар и вращает четыре главные паровые турбины ледокола, каждая из которых приводит в движение два генератора постоянного тока напряжением 1200 в. Один из этих генераторов имеет мощность 3840 квт, другой состоит из двух генераторов, размещенных в одном корпусе, каждый мощностью 1920 квт.
Атомный ледокол «Ленин» — электроход. Три его гребных винта приводятся в действие тремя электродвигателями, из которых средний имеет мощность 19 600 л. с., а два бортовых — по 9800 л. с. каждый.
Благодаря такой системе обеспечивается особая гибкость управления, маневренность и надежность работы всей энергетической установки.
Повышенная мощность среднего гребного электродвигателя обоснована тем, что вращаемый им гребной винт лучше других защищен от повреждений и является основным.
Вращение винтов с помощью электродвигателей, а не непосредственно турбинами позволяет в широких пределах изменять скорость хода судна, и ими легче управлять не с помощью машинного телеграфа, как на обычных судах, а непосредственно с капитанского мостика.
Помимо главных турбогенераторов, ледокол имеет еще два вспомогательных, мощностью по 1000 кет для питания током всех судовых механизмов.
Для запуска установки предусмотрен резервный дизель- генератор мощностью 1000 квт и два дизель-генератора в качестве резерва на случай остановки вспомогательных турбогенераторов.
Все, что входит в первичный контур каждого реактора, окружено биологической защитой, состоящей из нескольких слоев воды и стали. Это заполненные водой цистерны, внутри которых размещены еще стальные листы. Дополнительно к ним в качестве защиты используется также часть оборудования первичного контура.
Оборудование первичного контура, в котором циркулирует ставшая радиоактивной вода, защищено стальными стенами толщиной 300—400 мм, а в местах сложной формы — бетоном с примесью лимонитовой руды.
Контроль за уровнем радиоактивности на судне осуществляется двумя системами защиты — технологической и биологической, полностью обеспечивающими безопасность экипажа.
АТОМНЫЙ ЛОКОМОТИВ
На приведенном рисунке (стр. 313) показан внешний вид и частичный разрез ширококолейного (4,5 м) двухэтажного поезда будущего и атомного локомотива, какими они представляются автору книги и художнику, ее иллюстрировавшему. Возможно, и даже вероятно, что это будет не так, как изображено, но, может быть, рисунки не очень уж далеки от истины.
Какие же обстоятельства придется учитывать конструкторам атомных локомотивов?
Железные дороги, в отличие от морских путей, проходят вблизи от населенных пунктов. Следовательно, защита ядерного реактора, устанавливаемого на локомотиве, должна быть полной — со всех сторон, и снизу, и даже сверху (мосты!). А это в первую очередь означает, что должен быть создан реактор самых малых размеров при максимально возможной отдаваемой мощности.
Далее. Какие бы строжайшие и всесторонние меры по обеспечению безопасности движения ни принимались, все же придется считаться с тем, что отдельный атомный локомотив из числа многих может когда-нибудь потерпеть аварию.
В этом случае конструкция его должна быть такой, чтобы радиоактивные вещества, заключенные в рабочей части реактора, в системе охлаждения и в циркулирующем между реактором и паровой турбиной теплоносителе, при возможной аварии никуда бы из реактора не ускользали.
А подобная задача неминуемо связана с весьма значительными конструктивными усложнениями всей установки.
Рассмотрим один из опубликованных за границей проектов атомной установки на обыкновенном локомотиве.
Как мы помним, самым маленьким реактором из всех известных до настоящего времени, а видимо, и возможных типов является гомогенный «кипящий» реактор — «паровой котел», работающий на обогащенном уране.
Атомный локомотив и поезд будущего.
Обычно это одна из солей урана, растворенная в тяжелой воде. Рабочий объем и форма такого реактора — металлическая сфера из нержавеющей стали диаметром не более 30 см.
При содержании чистого урана-235 в растворе в количестве около 9 кг такой реактор свободно может развить тепловую мощность порядка 30 тысяч киловатт, а при к. п. д. всей установки порядка 20—25% полезная мощность локомотива будет равна 5000—7500 л. с.
Расходуя в сутки примерно 25—30 г урана-235, ядерный реактор такого типа в состоянии проработать без смены ядерного горючего непрерывно несколько месяцев.
Конструкция установки должна быть такой, чтобы после завершения определенного пробега локомотива всю рабочую часть реактора — металлическую сферу с раствором или весь его блок — можно было легко извлечь из локомотива целиком, а на ее место поставить новую.
Малый объем рабочей части гомогенного реактора позволяет устроить и подвесить его так, чтобы при любой аварии содержимое металлической сферы не выливалось в наружные отсеки реактора.
В условиях неизбежной тряски и толчков, от которых вряд ли удастся полностью избавиться и в локомотивах будущего, создать абсолютно надежные соединения труб и других устройств, изолировать их от воды и воздуха в случае даже небольшой аварии будет очень трудно. Поэтому при всей заманчивости охлаждения реактора каким-либо жидким металлом от него в данном случае пришлось бы отказаться.
Останется наиболее простое, надежное и более дешевое решение: применить в качестве теплоносителя обыкновенную воду, нагнетаемую в реактор под давлением, или какой-либо органический теплоноситель.
По этим же соображениям нет необходимости устанавливать и теплообменник. Неизбежные потери тепла в нем снизили бы и без того не очень высокий к. п. д. локомотива. Поэтому паровая турбина должна работать непосредственно от пара высокого давления, выходящего из реактора. Такая работа турбины вполне возможна. Главным ее недостатком является сильная радиоактивность пара. Он заражает не только турбину и конденсатор, но и те устройства, через которые на своем пути проходят вода и пар.
Объем полной биологической защиты локомотива в этом случае будет не менее 150 м, а вес ее — порядка 500—600 т. Вместо бетона может применяться и другой материал, например чугун или свинец.
В этом случае огражденное свинцовыми стенками полезное пространство установки может быть значительно большим и оборудование в нем разместится свободнее и удобнее для обслуживания и управления.
Электрический генератор, который питает многочисленные электродвигатели, приводящие в движение колеса локомотива, в бетонной защите не нуждается.
Общая длина атомной установки с различными устройствами около 50 м.
АТОМНЫЙ САМОЛЕТ
Полет, эта исконная мечта человека, — вот настоящая стихия применения атомной энергии! Летать сколь угодно долго, над облаками, быстрее звука, летать к далеким, казалось бы, никогда не досягаемым планетам, в другие звездные миры.
Энергии, вырабатываемой любой из современных огромных гидроэлектростанций — Волжской, Братской, Красноярской и др., — с лихвой хватило бы для движения самого гигантского спутника Земли или межпланетного корабля. Но взять в качестве силовой установки такую даже самую «маленькую» станцию или собрать, сконцентрировать всю вырабатываемую ею энергию так, чтобы можно было упаковать ее в самолет, ракету, космический корабль, невозможно. Трудно рассчитывать и на то, что удастся скоро найти способ передавать огромное количество энергии методом направленного радиолуча, без проводов.
Идеальным примером плотно упакованного в малом объеме огромного количества энергии является ядерный реактор.
В принципе ядерный реактор, установленный на самолете, летящем на большой высоте, мог бы обойтись и без громоздкой и тяжелой биологической защиты, за исключением стенки, обращенной в сторону пассажирских и служебных помещений. В этом случае геометрические размеры защитной стены, в тени которой и должна находиться остальная часть самолета, могут быть значительно уменьшены, так как она должна перехватывать радиоактивные излучения только в пределах довольно узкого конуса.
Однако на время нахождения самолета на земле, защита реактора должна быть абсолютно полной.
Каким же образом выполнить эти, казалось бы, противоречивые требования?
Их можно решить по-разному. Например, атомная установка может находиться либо в кормовой, либо в носовой части корпуса или же на концах крыльев так, чтобы во время стоянки воздушного корабля на земле реакторы входили в специальные помещения — «коробочки» со стенками, обеспечивающими нормальную биологическую защиту (толщина 2—2,5 м).
Вес защитной стенки, отделяющей пассажиров и груз от реактора, может быть снижен еще больше целым рядом способов и приемов. Для этого можно, например, сильно удлинить корпус самолета и расположить пассажирские кабины на расстоянии нескольких десятков метров от реактора так, чтобы при минимальных линейных размерах защитного устройства «тень», создаваемая им для радиоактивных лучей, покрывала возможно максимальную площадь.
Дальше, сами двигатели — турбины и т. д. — могут отделять реактор от кают и складов для груза и в значительной степени служить защитной массой, если при конструировании двигателей выбрать металлы и другие материалы, не приходящие быстро в негодность от действия радиоактивных излучений.
В качестве дополнительной защиты между атомной установкой и пассажирскими помещениями могут располагаться цистерны с водой, багажные отделения с грузами, не боящимися облучения, помещения для шасси (колес) самолета и т. д.
Защита атомного самолета во время нахождения его на земле.
Остальное пространство в полете может и не защищаться, при условии, что другим самолетам будет запрещено приближаться к атомному на определенное расстояние — порядка нескольких сот метров.
Какими должны быть двигатели такого самолета? Реактивный двигатель в настоящее время является наиболее совершенным. Он позволяет производить преобразование энергии тепла в движение без промежуточных ступеней в виде поршней, шатунов, коленчатых валов и других устройств, снижающих к. п. д. двигателя.
Сравнительные характеристики и данные существующих типов реактивных двигателей приведены на рисунке.
Современные виды реактивных двигателей.
Запас кислорода, нагнетаемого в камеру сгорания, и теплотворная способность современных самых высококалорийных видов топлива вследствие недостаточной жаростойкости материалов, из которых изготовляются камеры сгорания, рабочие лопатки турбины и другие части реактивных двигателей, используются сейчас только на 30%.
Если бы существовали материалы, жаростойкость которых позволяла длительное время выдерживать температуру порядка 2000° и выше, то скорость полета современных реактивных самолетов могла бы быть удвоена.
Поэтому дальнейший прогресс реактивной авиации в значительной степени зависит от того, будут ли в ближайшие годы созданы более жаропрочные и жаростойкие материалы.
Ядерный реактор, установленный на месте камеры сгорания реактивного двигателя, может с успехом заменить любой вид современного топлива, так как температура воздуха, продуваемого через реактор, может быть доведена до 800—1000° и больше.
Несколько схем возможных атомных установок показаны на рисунке (стр. 319).
Устройство всех их почти сходно с устройством обычных реактивных двигателей.
Воздух, поступающий в установку, проходит через ядерный реактор, работающий или без замедлителя (быстрые нейтроны), или с графитовым замедлителем (медленные нейтроны). Для этой цели внутри реактора сделано большое количество отверстий, выложенных металлом с большой теплоемкостью, а рабочая часть реактора имеет удлиненную форму, способствующую лучшему нагреву струи воздуха до требуемой температуры. Нагретый воздух, пройдя сквозь турбину компрессора, выбрасывается через выхлопное сопло в атмосферу.
У турбореактивных двигателей воздух нагнетается компрессором и, нагревшись, попадает в газовую турбину. Прямоточный реактивный двигатель устроен проще. В нем воздух непосредственно попадает в камеру сгорания через заборное отверстие и, нагревшись, выбрасывается наружу. Надобность в компрессоре и турбине при таком поступлении воздуха отпадает. Но работать этот двигатель может только при очень больших скоростях.
Благодаря огромной мощности, развиваемой атомной установкой, степень сжатия воздуха, подаваемого в камеру нагрева компрессором, может быть доведена до величины, недоступной для реактивных двигателей обычного типа, и столь же легко воздух можно нагреть до очень высокой температуры. Сильное предварительное сжатие большого объема нагреваемого воздуха обеспечивает резкое увеличение мощности двигателя и скорость его истечения через выхлопное сопло двигателя в атмосферу, что, в свою очередь, увеличивает скорость движения самолета.
Теперь нам остается рассмотреть еще один вид двигателя, судьба которого, пожалуй, целиком зависит от ядерного реактора. Речь идет о двигателе для космического корабля.
Возможные схемы атомных самолетных двигателей.
МЕЖПЛАНЕТНЫЙ КОРАБЛЬ БУДУЩЕГО
Много лет назад великий русский ученый Эдуард Константинович Циолковский открыл человечеству конкретные пути и способы осуществления путешествия на ракетном корабле в межпланетное пространство. Единственными двигателями, с помощью которых тогда можно было бы попытаться решить эту грандиозную задачу, были пиротехнические ракеты, пускаемые в дни больших праздников для развлечения гуляющих.
От этих игрушечных ракет до космического корабля было тогда так же далеко, как от урановой краски до атомного реактора.
Однако маленькая шумная игрушка, выпускающая во время полета длинный хвост огня и дыма, была крошечной моделью своего будущего большого собрата.
Чтобы космическая ракета могла вырваться из цепких лап земного притяжения и начать свой путь в космическом пространстве, она должна приобрести скорость порядка 11,2 км/сек. Самые лучшие виды горючего, существовавшие в то время, позволяли получить скорости в 10 раз меньшие. Было от чего печалиться и считать, что космические полеты — дело людей XXI века.
Однако уже в последующие годы скорость движения ракет благодаря применению новых видов топлива резко возросла.
Даже в неблагоприятных условиях из-за несовершенства современных видов жаростойких и жаропрочных сплавов новые сорта топлива уже позволяют развивать заветную скорость в 11,2 км/сек.
Однако эту скорость удается развить всего на несколько минут — время, достаточное лишь для того, чтобы выйти из сферы притяжения Земли, а затем, в силу законов небесной механики, в свободном полете пройти мимо или упасть на ту или иную планету. Все, что можно еще сделать, это подправить в полете траекторию движения ракеты с помощью небольших вспомогательных реактивных двигателей, не требующих больших запасов топлива. Именно таким путем были осуществлены полеты советских ракет на Луну, вокруг Луны, к Марсу и на Венеру.
Теплотворная способность некоторых видов топлива для ракетных двигателей и создаваемая ими скорость полета.
Если говорить о настоящих космических полетах без людей или с людьми, ракета должна иметь достаточный запас энергии, а следовательно, и топлива, чтобы ее двигатели могли работать не несколько минут, а месяцы или годы. Ведь космический корабль должен иметь возможность погасить приобретенную при старте скорость, чтобы произвести посадку на нужной планете, подняться с нее вновь и, вернувшись к Земле, еще раз погасить приобретенную скорость и приземлиться. Грубо говоря, чтобы затормозить движение ракеты и совершить посадку, нужно затратить примерно столько же топлива, сколько его требуется для того, чтобы разогнать ракету до необходимой скорости при старте.
А вот чтобы стартовать с поверхности Луны обратно на Землю, вторая космическая скорость должна быть значительно меньше, чем при старте с Земли, — 2,7 км/сек вместо 11,2 км/сек. В этом случае топлива требуется несколько меньше. Зато, чтобы стартовать с поверхности Юпитера или Урана, топлива потребуется значительно больше, чем для отрыва от поверхности Земли.
Вот почему с такой надеждой смотрят конструкторы на атомный реактор.
Изобретателям предстоит преодолеть поистине нечеловеческие трудности, но ни у кого не возникает сомнений, что в космических ракетах будущего будут стоять именно атомные двигатели.
Атомный реактор будущего, свободный от своих главнейших недостатков — в первую очередь от чрезмерного веса его защитных оболочек, — поставленный на космическую ракету, явится, безусловно, самым совершенным источником энергии для ее реактивных двигателей, создавая возможность получить практически любую мощность в течение очень длительного времени.
Пределом здесь, как мы уже говорили, является количество тепла, которое можно непрерывно отводить от реактора, и температура, которую будут выдерживать различные узлы и механизмы реактора, двигателя, а также вес урана, взятого в полет, и того вещества, которое будет нагреваться до предельно высокой температуры в реакторе и выбрасываться через сопла ракеты.
К сожалению, и количество отводимого тепла, и особенно жаропрочность и жаростойкость материалов ближайшего и даже несколько отдаленного будущего не позволяют делать сколько-нибудь оптимистических прогнозов.
Если сейчас вещества, из которых изготовляются камеры сгорания, выхлопные трубы и другие рабочие части ракеты, выдерживают в лучшем случае температуру до 1200°, то можно почти уверенно считать, что через 20—30 лет они будут выдерживать не больше 3000—4000°.
А это очень далеко от температуры в 30, 50, 100 тысяч градусов, какие были бы нужны для серьезных, дальних полетов действительно звездных кораблей.
До Луны полет ракеты занимает несколько дней. Учитывая необходимость максимальной экономии топлива, при самых выгодных условиях отрыва от земного притяжения полет на Марс займет у ракеты даже с атомным двигателем не менее 250 дней, на Венеру — до 150 дней. При полетах в другие звездные миры счет уже пойдет на десятилетия, столетия, тысячелетия и т. д. Срок явно не под силу одному поколению людей.
ИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Как известно, тяга в реактивных двигателях и ракетах создается раскаленными газами — продуктами сгорания химического топлива, с большой скоростью вытекающими из сопла таких двигателей. Величина этой тяги зависит главным образом от массы выбрасываемого вещества и скорости его истечения. В обычных двигателях, работающих на химическом топливе, скорость истечения отработанных газов не превышает 3000—5000 м/сек. Следовательно, единственный путь повышения силы тяги реактивных двигателей любого вида — увеличение массы продуктов сгорания топлива, выбрасываемых в единицу времени, или резкое увеличение скорости их истечения, или одновременно то и другое.
Идеалом явилась бы, естественно, скорость истечения, близкая к скорости света.
Однако трудно ожидать, что когда-либо удастся создать вещества, развивающие при горении температуры в десятки и сотни тысяч градусов, а только при таких температурах и соответствующих им скоростях истечения нагретого вещества можно было бы мечтать о скоростях полета ракеты, дающей человеку шансы когда-нибудь вырваться в звездные просторы, посетить другие миры.
И чтобы вся проблема не была безнадежно пессимистичной, навечно приковывающей человека к границам его ближайших соседей или в лучшем случае в пределах Солнечной системы, должны быть созданы двигатели, основанные на совершенно иных принципах.
За последние годы, в связи с созданием мощных ускорителей заряженных частиц, а также с разработкой плазменных преобразователей теплоты непосредственно в электричество, минуя паровые котлы, турбины и генераторы, с высоким к.п.д. (до 70% и выше), начались усиленные разработки так называемых ионных реактивных двигателей для ракет.
Главным соблазном здесь является возможность сперва превратить вещество в высокотемпературную плазму, то есть ионизировать газообразное вещество, а затем ускорить полученные ионы до скоростей, сопоставимых со скоростью света,
и тем самым увеличить тягу двигателей во столько раз, во сколько скорость истечения ионов превышает скорость истечения газообразных продуктов сжигания обычного химического топлива, если брать их одинаковые количества. Отсюда значительное повышение грузоподъемности, скорости и дальности полета ракеты и другие столь же решающие преимущества.
Масса протона в 1836 раз больше массы электрона. Масса же иона, в свою очередь, больше массы протона во столько раз, во сколько атомный вес применяемого вещества больше атомного веса водорода. Следовательно, важнейшей задачей при конструировании такого двигателя, видимо недалекого будущего, является увеличение массы вещества, выбрасываемого ракетой.
Однако современные, даже сверхмощные ускорители заряженных частиц для этой цели малопригодны. Нужно, чтобы ускоритель разгонял не незримо тоненький лучик, хотя бы и тяжелых частиц, с силой тока, измеряемого микроамперами, а мощный поток частиц, измеряемый сотнями, тысячами, а возможно, и миллионами ампер.
Получить ускорители с такой величиной тока — дело довольно трудное.
Для того чтобы иметь возможность ионизировать баснословно огромное количество атомов газообразного вещества, а затем разогнать полученную массу положительно заряженных частиц до скоростей порядка десятков и сотен тысяч километров в секунду, необходимо установить на ракете мощные источники энергии, вес и объем которых, естественно, съедят значительную долю преимуществ, приобретенных за счет огромного выигрыша в скорости истечения реактивной струи.
Однако подсчеты, проведенные учеными, показали, что «игра, безусловно, стоит свеч». В результате длительных исследований создано несколько действующих моделей таких двигателей.
Устройство ионного двигателя исключительно просто. Основная его часть — электрический генератор, создающий сильное электрическое поле высокого напряжения. Источником положительно заряженных ионов могут быть газообразные вещества, например сжиженные водород и гелий, легкий металл цезий, или другие вещества, ионизирующиеся, то есть теряющие свои электроны, при сравнительно невысоких температурах — порядка 2000—5000°. Попадая в электрическое поле мощного ускорителя, ионы разгоняются до космических скоростей и выбрасываются из хвостовой части двигателя, создавая таким образом реактивную тягу.
Принцип устройства и действия ионного двигателя.
Тяга эта, по сравнению с тягой существующих ракетных двигателей на химическом топливе, невелика, и ракеты, снабженные ионным двигателем, будет целесообразно запускать не с Земли, а с околоземной орбиты, куда они должны выводиться с помощью обычных многоступенчатых ракет на химическом топливе.
Зато, оказавшись в космическом пространстве, ионная ракета может действовать днями, неделями, а в будущем (когда их можно будет снабдить атомными энергетическими установками) —и годами.
Если на уже находящемся в космосе корабле, весящем 1000 т, начнет работать ионный двигатель, развивающий тягу всего около 100 кг, что является более чем скромной величиной по сравнению с массой корабля, то получаемое им ускорение тем не менее будет равняться примерно 6000— 7000 км/сутки, пока корабль не достигнет скорости около 40 км/сек, или 3—4 миллионов километров в сутки. При этом будет расходоваться всего около 6 кг топлива (ионизированного газа) в час.
Эта скорость очень далека от скорости выбрасываемых частиц и тем более от скорости света. Но ее можно увеличивать по мере увеличения плотности потока разгоняемых частиц в луче линейного ускорителя, учитывая, что вместо одного в ракету можно ставить несколько, а то и много ускорителей и, кроме того, использовать более компактные виды ускорителей.
В длительных полетах, когда ускорение ракеты может происходить постепенно, в качестве источника энергии могут применяться и другие устройства — например, термоэлектрические или солнечные батареи.
ΡΑΚΕΤΑ ФОТОННАЯ
Квантовая теория рассматривает свет как поток фотонов, движущихся в пространстве согласно законам распространения электромагнитных волн. Если свету как волновому процессу присущи длина волны, частота колебаний и постоянная скорость распространения (300000 км/сек), то фотон как частица света должен обладать и массой, взаимосвязанной с его энергией.
Вещество в момент выбрасывания фотона получает импульс в противоположном направлении, равный импульсу выброшенного фотона. Если бы масса частицы этого вещества была равна массе фотона, то она должна была бы полететь в обратном направлении с такой же скоростью, как и выброшенный фотон.
Представьте теперь себе невероятно ярко светящий прожектор, подвешенный в безвоздушном пространстве. Под действием сил отдачи вылетающих фотонов он должен начать двигаться в противоположную лучу света сторону со скоростью, во столько же раз меньшей скорости света, во сколько раз масса прожектора больше массы выбрасываемых одновременно фотонов. Это и будет своеобразный световой реактивный двигатель, движение которого основано на энергии отдачи, образующейся за счет вылетающего потока фотонов, — фотонная ракета.
Но, как известно, фотон не имеет массы покоя. Поэтому рассчитывать силу тяги реактивного фотонного двигателя теми же методами, какими рассчитывается тяга двигателей, работающих на химических видах топлива или ионах, невозможно, как невозможно сосчитать, сколько килограммов фотонов нужно выбрасывать из сопла столь необычного двигателя, чтобы ракета, весящая, допустим 100 т, могла быть ускорена до той или иной скорости за определенный период.
Судить о величине тяги фотонного двигателя можно лишь по количеству энергии, которой должен обладать луч света, ускоряющий нашу фантастическую ракету.
Никакой из известных науке сегодняшнего дня источников света для этой цели непригоден, так как даже самые совершенные из них превращают в свет в лучшем случае 20— 30% расходуемой ими энергии. В свою очередь, к. п. д, самых совершенных известных источников энергии, получаемых путем сжигания топлива, редко превышает 38—41%. Меньше трети от половины! При делении ядра атома урана или тория надвое высвобождается в 2,5—3,0 миллиона раз больше энергии, чем при сжигании топлива. Но и в этом случае высвобождается всего около 0,5% — половина сотой доли энергии, заключенной в веществе. И даже в ходе ядерной реакции слияния ядер атомов легких элементов в более тяжелые (водорода в гелий) высвобождается лишь 0.5% скрытой в веществе энергии.
Сущность идеи использования давления света в качестве источника движения
Наука знает единственный вид реакции, при которой выделяются все 100% скрытой в веществе энергии. Это аннигиляция — взаимоуничтожение двух элементарных частиц: например, электрона и его античастицы позитрона.
В результате их исчезновения вся энергия пары электрон — позитрон, как кинетическая, так и связанная с их массой покоя, целиком переходит в энергию фотонов. Согласно знаменитому соотношению Эйнштейна между массой и энергией — Е = тс2, собственной массе покоя электрона или позитрона соответствует энергия в 0,51 Мэв. Общая же энергия двух фотонов, появляющихся в результате столкновения и аннигиляции электрона и позитрона, равна 0,51 X 2 = 1,02 Мэв.
Поэтому, чтобы воспользоваться принципом реактивного движения с помощью фотонной ракеты, потребуется сперва превращать вещество в какие-то элементарные частицы и их античастицы (электрон и позитрон, протон и антипротон и т. д.), а затем направлять два раздельных потока этих частиц в какую-то условную камеру «сгорания», где взаимосвязанная с массой этих частиц энергия могла бы в процессе аннигиляции целиком превратиться в свет — видимый или невидимый.
Все эти предварительные рассуждения понадобились нам только для того, чтобы пояснить, с какими баснословно огромными количествами энергии придется иметь дело человечеству будущего при желании воспользоваться единственно возможным в природе видом ракеты, которая могла бы теоретически лететь со скоростью, близкой к скорости света.
Но... таких «но» теперь последует довольно много.
Любой источник света, кроме лазера, испускает свои лучи равномерно во все стороны. Сконцентрировать их все в параллельный луч, направленный в какую-то одну сторону, можно только с помощью вогнутого зеркала.
А идеально гладких поверхностей, отражающих свет со стопроцентной эффективностью, в природе не существует: 2—3% световой энергии поглощаются в веществе зеркала.
В прожекторных или кинопроекционных установках с электрическими дугами высокой интенсивности зеркала достаточно охлаждать проточной водой или обдувать струей воздуха. Но там, где речь идет о миллионах и миллиардах киловатт-часов энергии, сконцентрированных на поверхности ограниченной площади, количество поглощенной веществом зеркала энергии тоже будет выражаться миллионами киловатт-часов, и из какого бы вещества ни было изготовлено такое зеркало, оно мгновенно испарилось бы.
Следующее «но» оказывается еще более серьезным. Допустим, что будет изобретена совсем удивительная машина — сверхмощный ускоритель, на котором можно было бы получать астрономически огромные количества каких-либо античастиц (позитронов, антипротонов и др.) или даже антивещества (антидейтронов и т. п.).
Если основные элементарные частицы: протон, электрон, нейтрино — живут бесконечно, то их античастицы живут миллионные и миллиардные доли секунды до встречи с первыми подвернувшимися им «под руку» частицами. А ведь из таких частиц состоят все окружающие их предметы: детали установок, трубопроводов, камеры «сгорания», даже молекулы газа в откачанных до предельного разрежения внутренних полостей ускорителей.
И, едва зародившись, античастицы будут аннигилировать — взаимоуничтожаться — где угодно и в чем угодно — везде, кроме тех устройств, где это крайне нужно, — в камере «сгорания», установленной в фокусе гигантского идеального зеркала. Сейчас даже трудно придумать, каким физическим путем можно было бы изолировать античастицы от их антагонистов.
Остальные «но» имеют еще более сложный характер, и вряд ли есть необходимость их все здесь перечислять.
Однако было бы ошибкой считать, что фотонная ракета является хотя и красивой, но несбыточной вовеки мечтой. Неосуществимой она кажется нам с точки зрения достижений науки сегодняшнего дня и того ее развития, какое можно ожидать в предвидимом будущем. Но через 5, 10, 50, 100 лет какое-либо неожиданное, головокружительно-невероятное открытие в физике может стать конкретной реальностью. Ей даже вовсе не обязательно быть фотонной ракетой.
Но одним из истоков ее зарождения, безусловно, будет мечта о двигателе, несущем человека к другим звездам со скоростью, близкой к скорости света.
АТОМНАЯ БАТАРЕЯ
Сейчас наступил, пожалуй, самый подходящий момент для того, чтобы читатель мог с полным правом спросить нас: если не касаться фантастических рассказов, то, где та маленькая таинственная коробочка, которая в повестях писателей прошлого и начала этого века могла непрерывно снабжать энергией большое судно, подводную лодку, летательный аппарат или космическую ракету?
Из предыдущих глав вы узнали, что энергия, выделяющаяся при расщеплении горсти урана-235 или плутония-239, равна выработке большой электростанции в течение нескольких суток.
Стало быть, мечта наших сказок в принципе осуществима.
Но вот таинственного источника неисчерпаемой энергии, умещающегося в спичечной коробочке, все еще нет!
Беда в том, что сравнительно небольшое количество чудесного атомного горючего — урана или плутония — приходится прятать в громоздком, тяжелом ядерном реакторе — «коробе» величиной с хороший дом, с толстыми, как у крепости, бетонными стенами.
Сейчас, когда добрая толика дел уже завершена и самая могущественная сила природы находится в руках человека, у него, естественно, возникло еще одно, вполне законное желание— убрать с пути этой могучей силы толстые бетонные стены, снять тяжелый груз, весящий сотни тонн, с нового чудесного источника освобожденной энергии. И тогда...
А сейчас? Неужели сейчас ничего нельзя сделать? Ну, хотя бы первый, небольшой шажок в этом направлении?
Этот шаг уже сделан. Создана пока еще маленькая атомная электрическая батарейка объемом всего 0,3 см3. Эта малютка способна вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение нескольких десятков лет.
Как она устроена?
Мы уже говорили, что при расщеплении ядра урана-235 или плутония получается очень много самых разнообразных радиоактивных осколков — элементов, стоящих в середине таблицы Д. И. Менделеева: барий, йод, стронций, лантан и другие.
В процессе последующего радиоактивного распада они выбрасывают бета-частицы, то есть электроны. Одни — много электронов, но в течение короткого времени; другие, наоборот, — мало электронов, но зато в течение длительного времени. Третьи вместе с электронами посылают и сильно проникающие гамма-лучи, от которых можно укрыться лишь за многометровыми бетонными стенами, даже если количество излучающего вещества не превосходит пылинки. А чтобы задержать поток электронов, выбрасываемых любым радиоактивным веществом, нужна оболочка из алюминия толщиной 1 мм. Поэтому можно выбрать такие изотопы, которые, совершенно не излучая опасных для человека гамма-лучей, выбрасывали бы достаточно большое количество электронов в течение сравнительно длительного времени.
После тщательных исследований было установлено, что лучше всего для этой цели подходит радиоактивный стронций-90. Его период полураспада составляет 24 года, бета-излучение— 0,61 Мэв — достаточно мощное, зато гамма-лучей он не испускает.
Итак, мы имеем кусочек радиоактивного вещества, испускающего электроны, но это еще не батареи. Для того чтобы источник электроэнергии мог отдать свою энергию куда-то вовне или, как говорят, на внешнюю нагрузку, должны иметься два полюса, или электрода, между которыми непрерывно создается разность потенциалов.
А какую же разность потенциалов можно получить на кусочке стронция-90, если выбрасываемые ядрами его атомов электроны летят во все стороны в самом хаотическом беспорядке? Сколько электронов летит в какую-либо одну сторону, столько же летит в противоположную. В результате при огромном количестве выбрасываемых стронцием-90 электронов электрического напряжения от него получить невозможно. Оказывается, наличия только одного источника электронов еще недостаточно.
Надо, чтобы движение всей массы электронов — вылетающих бета-частиц, несущих электрические заряды, — было упорядочено и носило организованный характер, то есть направлялось преимущественно в какую-нибудь одну определенную сторону.
Устройство низковольтного электрического элемента, составленного из пластинки стронция-90 и полупроводникового выпрямителя.
Это можно осуществить, если поток электронов пропускать через такое устройство, в котором их движение в одном направлении встречало бы ничтожно малое сопротивление, а движению в противоположном направлении препятствовало бы очень высокое сопротивление. Такие устройства носят название выпрямителей, детекторов, вентилей или электрических клапанов.
В науке и технике теперь весьма важную роль начинают играть некоторые кристаллические вещества, так называемые полупроводники, и изготовляемые из них устройства — полупроводниковые приборы, выпрямители, усилители, генераторы.
Кристаллы полупроводников обладают еще одним замечательным свойством, которым не обладают другие вещества. Электроны, выбрасываемые радиоактивным стронцием-90, несут столь большую энергию (скорость), что, проходя через кристаллы полупроводника, выбивают из внешних оболочек его атомов большое количество электронов. Эти вторичные электроны, в свою очередь, приобретают столь же большую скорость и уже сами способны выбивать из атомов полупроводника электроны третьего поколения. Те, в свою очередь, способны выбить новые электроны, и т. д.
Происходит некоторое подобие цепной реакции — лавинообразное нарастание количества выбитых из кремния или германия электронов.
В результате к выпрямляющему устройству (месту соприкосновения двух кристаллов с разным направлением проводимости электронов) каждый электрон, первоначально выброшенный радиоактивным стронцием-90, прибывает в сопровождении свиты из сотен тысяч других электронов, попутно выбитых им и его «собратьями» по путешествию. Если учесть, что ничтожно малый кусочек стронция выбрасывает миллионы электронов в секунду, то, сложенные вместе, электроны многих поколений образуют ощутительный электрический ток, текущий через выпрямляющее соединение («переход») только в одном направлении. Получается небольшая электрическая батарейка, развивающая напряжение около 0,5 в и электрическую мощность порядка 1 микроватта (мквт).
Это, конечно, очень мало, но если учесть, что 1 м3 содержит 1 миллион кубических сантиметров и в этом объеме можно упаковать великое множество таких батареек, то можно было бы получить целую батарею, дающую при напряжении 0,5 в электрический ток в сотни ампер непрерывно в течение 24 лет.
А это уже не так плохо!
Конечно, со временем объем каждой такой элементарной батарейки можно будет уменьшить в десятки, а может быть, и в сотни раз, а силу тока увеличить за счет применения веществ, излучающих большее количество электронов. Такая батарея не будет бояться ни жары, ни холода, не будет требовать почти никакого ухода. Как видите, мечта об атомной батарее весьма увлекательна.
Примерно такую же батарейку можно сделать и несколько иным путем. Внутри металлического корпуса, служащего положительным электродом, располагают другой, хорошо изолированный от первого электрод. Этот внутренний электрод покрывают радиоактивным веществом, которое непрерывно излучает альфа-частицы — положительно заряженные ядра атомов гелия.
Устройство высоковольтной атомной батареи.
Теряя с каждой выброшенной альфа-частицей два положительных электрических заряда, центральный электрод заряжается все больше и больше отрицательно, внешний же корпус батарейки — положительно. Если из пространства между электродами хорошо откачать воздух, а сами электроды идеально изолировать один от другого, то напряжение между ними может достигнуть весьма большой величины — сотен тысяч вольт. Правда, сила тока будет ничтожно малой — всего сотые доли микроампера. Но батарейки можно соединять параллельно и получить таким образом необходимую силу тока.
Неоценимым преимуществом атомных батарей является то, что исходным сырьем для их изготовления будут продукты деления (вредные отходы), получаемые в больших количествах при работе ядерных реакторов.
Атомная батарея, использующая полупроводниковый выпрямитель, может работать и от гамма-лучей. Поток электронов может быть создан в полупроводнике под действием гамма-лучей, выбивающих электроны из атомов германия или кремния.
Однако вследствие большой проникающей силы гамма-лучей такую батарею придется укрывать за толстой бетонной или свинцовой защитой. В ряде случаев атомные батареи с гамма-источниками могут также найти применение, особенно в стационарных условиях, где их вес не имеет особого значения.
