Почему случился Fallout
Тотальной войне 2077 года предшествовали десятилетия войн за остатки стратегических ресурсов Земли между США и Китаем. Это была жестокая борьба, однако никому из противников в голову не приходило применять оружие Судного Дня. Не жали на кнопку ни во время вторжения Китая на Аляску, ни при штурме американскими войсками территории Китая, ни даже когда положение КНР и её армии стало патовым.
Поводом расчехлить ядерный потенциал стала технологическая революция в энергетике, случившаяся в США во второй половине 21 века, а именно переход термоядерного синтеза из теоретической плоскости в практическую.
Как сказано в лоре, усилиями корпорации Mass Fusion прототип первого портативного реактора синтеза, способного обеспечить бытовые нужды, появился в 2053 году. В 2066 году на рынок начали поступать батареи с ядерным зарядом (microfusion cell), нашедшие применение в лазерном оружии. А через пару лет на рынке появились и ядра синтеза (fusion cell), способные питать целые здания или такую механическую громадину, как силовая броня.
В 70-е годы 21 века в США вплотную приблизились к запуску прототипа первого промышленного термоядерного реактора. Они не могли сразу физически его осуществить из-за огромных энергозатрат на первый пуск (а таких пусков могло быть несколько), но это уже стало вопросом времени.
, в отличие от хорошо знакомого нам по АЭС расщепления ядра, дает намного больше энергии, а значит, при истощении всех других энергоносителей, США могли просто диктовать всему миру свою волю в обмен на электричество. Не говоря уже о грядущем неоспоримом лидерстве в науке и военном деле.
Какой технологией поменялись бы с миром Fallout сегодня?
Правительство США отказалось делиться этими технологиями и не позволяло не-гражданам даже дотрагиваться до конечной продукции (отметим, что союзников у США к тому моменту не осталось, были одни вассалы и захваченные территории, такие как Канада).
Столичная пустошь как пример жестокой бомбардировкиСтоличная пустошь как пример жестокой бомбардировки
К 2077 году китайское руководство осознало неизбежность капитуляции, если не сейчас, то в будущем. Также стало ясно, что остатков обычных энергоносителей не хватит, чтобы догнать противника по технологии термоядерного синтеза. «Встряхнуть доску» стало единственным выходом, позволяющим выровнять возможности сторон и дать шанс тем, кто переживет ядерный апокалипсис, начать всё заново. Пусть и в существенно худших условиях.
Мифы ториевой энергетики
Начнем с самого простого. Торий — это ядерный яд. То есть, сам по себе он не способен запустить цепную реакцию — торию в реакторе нужен инициирующий элемент. Таким может послужить только уран, в первую очередь изотоп уран-235, или плутоний-239.
Таким образом, уже в рамках проектирования реактора понадобятся урановые сборки. Отказаться от обогащения урана и его добычи не получится. Однако его количество будет в 3-10 раз меньше, чем для традиционных АЭС. А это означает, что нынешний уровень потребления урана — более 65 килотонн ежегодно, можно резко сократить.
Второй важный момент — проблема с повторным использованием отработанного ядерного топлива, которого накопилось очень много. Ториевому реактору просто не нужно такое количество урана и плутония. Так что получается палка о двух концах: да, мы снизим потребление урана и плутония, но от их переработки и захоронения ядерных отходов мы не сможем отказаться. Это отдельная проблема, которая не решается в рамках нового направления ядерной энергетики.
Третий фактор связан с запасами тория. Дело в том, что торий добывают из монацита, минерала, содержание фосфата тория в котором составляет 6-7%. Монацит содержится в магматических и других породах, но самые высокие его концентрации находятся в россыпных отложениях, сконцентрированных с другими тяжелыми минералами. То есть без коммерческого извлечения редкоземельных элементов производство тория сейчас нерентабельно. Экономически выгоднее добывать уран. Так что ториевые реакторы не имеют никаких экономических преимуществ перед традиционной АЭС. Единственная страна, в которой этот фактор не работает — Индия. В стране большие запасы тория, перевод местных АЭС на торий может оказаться прибыльным. Тем более, что Индия испытывает настоящий энергетический голод. И по мере превращения страны из аграрной в урбанистическую, энергии будет нужно всё больше. Но «Усовершенствованный тяжеловодный реактор» (AHWR) индийского производства, работающий на торий-урановых и торий-плутониевых сборках, до сих пор не закончен.
Проблема еще и в том, что ториевый реактор — это сильно корродирующая среда. Помимо этого, в результате реакции в нем образуется изотоп уран-232. Его продукты распада, висмут-212 и таллий-208, характеризуются жестким гамма-излучением, которое сложно экранировать. Поэтому уровень безопасности и защищенности персонала и электроники для ториевых реакторов по идее должен быть выше, чем на традиционной АЭС.
Однако, проверить эти теоретические выкладки можно только на действующих ториевых реакторах разных моделей. А их пока не так много. Вся надежда на китайскую установку и на то, что данные по ее эксплуатации не будут засекречены.
Россия тоже старается не отстать от ториевого клуба. В ближайшие 15-20 лет запланировано использование тория в уже существующих реакторах типа ВВЭР и БН. А после, в проектируемых реакторах Супер-ВВЭР, в котором значительная часть отработанного ядерного топлива будет использована для производства нового.
Остается вопрос с отходами ториевых реакторов. Согласно исследованию Минэнерго США за 2014 год, отходы торий-уранового цикла имеют такую же радиоактивность на отрезке времени в 100 лет, что и уран-плутониевые топливные циклы, и более высокую радиоактивность отходов на отрезке 100000 лет. К тому же, если мы знаем как работать с отходами уран-плутониевых циклов, то опыта работы с отходами ториевых реакторов у нас нет.
При всем положительном отношении автора этих строк к новым технологиям в области атомной энергетики, чтобы сказать, что торий — светлое будущее этой области понадобится еще как минимум лет 10. А сейчас здесь больше мифов, маркетинга и попыток найти инвесторов для проектов, которые вовсе не обязательно будут экономически и экологически более выгодными, чем повышение безопасности и технологичности уже использующихся атомных технологий.
Вместо вступления
Не секрет, что Fallout от отцов-основателей из Interplay и от Bethesda отличаются. Более того, оригинальные придумки из классической игры сегодня не считаются каноном, хотя какие-то элементы использовались при разработке Fallout 3. Последняя стала основой нового канона и заложила некоторые противоречия. Четвертая часть еще сильнее отдалилась от первой и второй игр, послужив причиной негодования старых фанатов, которые обнаружили прорву сюжетных дыр и ошибок в лоре. Fallout 76 совсем всё поломала.
Еще труднее сказать, что будет со вселенной дальше. В любой момент Bethesda может сказать, что действие Fallout развивается в совсем уж альтернативной реальности, где действуют иные законы физики и химии, так что просто верьте всему на слово.
В этом материале я взял за точку отсчета мир Fallout, показанный в Fallout 3, New Vegas и Fallout 4, но с учетом лора, актуального для Fallout -. Там, где не удалось найти прямых или косвенных данных из игрового лора или хотя бы подсказок, дополнил события авторским видением (додумал, если проще).
Великая война как таковая
Хотя в лоре 23 октября уделено много внимания, никаких по-настоящему важных деталей он нам не сообщает. Из записки в Fallout 4 известно, что в начале 21 века страны поменяли подход к стратегическому вооружению, заменив термоядерные боеголовки (смысловая нагрузка у них отличается). Это было сделано намеренно, чтобы увеличить радиоактивные осадки:
Что это значит? Для примера: в использующей термоядерный синтез «Царь-бомбе» было 9.2 кг оружейного плутония — её взрыв оценили в 57 мегатонн. В то же время в американской Mk.18 на реакции деления атома было 90 кг оружейного урана, а её мощность оценили лишь в 500 килотонн. То есть за счет разных физических принципов заряд в 10 раз меньший дает в 100 раз больше выхода.
Несмотря на ядерную войну, некоторые места все же могут хорошо сохранитсяНесмотря на ядерную войну, некоторые места все же могут хорошо сохранится
Если современная термоядерная боеголовка гарантированно уничтожает город-миллионник радиусом 30 километров, то в мире Fallout на ту же цель пришлось бы выпустить 4-5 атомных боеголовок, а радиоактивное загрязнение оказалось бы существенно выше. Но есть нюанс.
Даже загружая по 200 килограмм оружейного урана, 5 боеголовок дадут 1 тонну. Это в десятки раз меньше, чем потребляет АЭС в виде топлива, и всё еще сильно меньше, чем могло быть в гражданском портативном реакторе какого-нибудь небоскреба в Fallout.
Выпустив друг в друга по 10, 20 или даже 50 000 , США и Китай даже близко не приблизились бы к гражданскому использованию атома. В лучшем случае, это одна четвертая от общего вклада.
Будущее ядерной энергетики?
Торий — сейчас об этом металле как о ядерном топливе будущего, не говорит только ленивый. Оптимизму нет конца, и он подогревается вполне реальными достижениями. В 2021 году в пустыне Гоби китайские ученые построили тестовый вариант жидкосолевого ядерного реактора, топливной основой для которого послужил торий, а не уран. В планах соорудить на его основе коммерческий вариант, а потом начать строительство новых реакторов в разных странах в рамках программы «Один пояс, один путь».
Преимущества ториевого реактора потенциально должны понравиться любому человеку, озабоченному проблемами радиационной безопасности. Расплавы тория не требуют жидкого охлаждения — только воздушное. Они быстро затвердевают на воздухе, поэтому радиоактивные утечки исключены. Так что ториевые АЭС можно строить в пустынных местностях, подальше от крупных городов.
Но на этом их преимущества, как свидетельствуют многочисленные газетные заметки, не исчерпываются. Аварии по типу Чернобыльской с такими реакторами фактически не возможны. Радиоактивные отходы ториевого реакторы в массе своей имеют период полураспада в районе 500 лет, а нередко и 100 лет, что удобно в плане захоронения.
К тому же, тория в природе как минимум в три раза больше, чем урана. То есть, у нас огромные залежи безопасного топлива, которые только и ждут, когда их пустят на выработку энергии. Но как это часто и бывает, у такого замечательного решения есть свои темные стороны.
Преимущества и недостатки
Среди достоинств атомных источников питания:
Характеристики батарейки.
- Срок эксплуатации. Нет необходимости регулярно менять АКБ. Открывается возможность выпуска устройств без съёмных элементов питания;
- Безопасность. Минимальный радиационный фон;
- Экологичность. Нет вреда окружающей среде. Существенное снижение объёма отходов, как результат, уменьшение площадей мусорных полигонов.
Главный недостаток – все существующие образцы не оптимизированы., то есть у них есть избыточный объём бета-источника. Если его толщина слишком велика, электроны не могут оторваться от него, соответственно происходит процесс самопоглощения, препятствующий нормальной реакции. Если же сделать сверхтонкий источник, сократится объём бета-распадов, то есть реакция будет происходить медленно, не позволит питать подключённые устройства.
Второй недостаток – цена. На данном этапе производство находится на этапе тестирования опытного образца. Но уже сейчас, ученые говорят, что атомная батарейка в ближайшие 40 лет не будет доступна обычному потребителю. Самый дорогой компонент ядерной батарейки – радиоактивный изотоп. 1 грамм углерода -14 стоит 500 тыс. рублей. Планируется, что для одной батарейки необходимо 1 мг вещества, что сопоставимо 5 тыс. рублей. Для коммерческой батарейки это достаточно дорого.
Как работают плутониевые кардиостимуляторы
Как следует из термина «термоэлектрический», тепло от разлагающегося плутония используется для выработки электричества, которое стимулирует сердце. В начале 2000-х в США было от 50 до 100 человек с кардиостимуляторами, работающими на атомной энергии. Каждый раз, когда один из этих людей умирал, кардиостимулятор извлекали и отправляли в Лос-Аламос, где впоследствии извлекали и восстанавливали плутоний.
Как видно на фотографии кардиостимулятора (уже без плутония) выше, электроника устройства заключена в эпоксидную смолу. Твердый титановый корпус спроектирован таким образом, чтобы выдерживать любые вероятные события повреждения, включая выстрелы и кремацию.
Доза излучения на поверхности кардиостимулятора составляет приблизительно 5-15 мбэр (микробэр, «биологический эквивалент рентгена», единица измерения) в час от испускаемых гамма-лучей и нейтронов. По оценкам, облучение всего тела составляет приблизительно 0,1 бэр в год для пациента и приблизительно 7,5 мбэр в год для его супруги. Для сравнения, 100 мбэр — это фоновое облучение, которое человек в среднем получает за год.
Зачастую плутониевые кардиостимуляторы переживали своих владельцев. В 1973 году сотрудник Медицинского центра Ньюарк Бет-Исраэль доктор Виктор Парсоннет установил 20-летней женщине кардиостимулятор фирмы Numec NU-5. На тот момент устройство обошлось пациентке в 23 000 долларов в пересчете на современный курс. Однако в долгосрочной перспективе ядерный кардиостимулятор оказался весьма экономным – любой другой аналогичный прибор за такой срок потребовалось бы сменить от четырех до пяти раз.
По данным Парсоннета, NU-5 установили 139 больным. Большинства их уже нет в живых.
Батарейкой в таком кардиостимуляторе, как мы уже сказали, служит радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), использующий тепловую энергию, выделяющуюся при естественном распаде радиоактивных изотопов и преобразующий её в электроэнергию с помощью термоэлектрогенератора. По сравнению с ядерным реакциями деления, которые протекают на обычных атомных станциях, РИТЭГ гораздо более компактны. КПД у них небольшое, как и выходная мощность, однако они не требуют обслуживания и работают десятилетиями. Многие спутники, которые мы запускали в холодные глубины космоса, вроде тех же «Вояджеров», уносили с собой РИТЭГ с плутонием-238 — в этом секрет их долговечной работы.
Почему же мы не используем такие вечные батарейки везде? Дело в том, что у нас закончился плутоний-238. Когда-то его производили как побочный материал при производстве ядерного оружия. Однако те времена давно прошли, а наладить производство непосредственно плутония-238 не успели.
Не забудьте подписаться на наш канал с новостями.
Топливо для звезды
А вот с топливом для термоядерных реакторов нам повезло. Дейтерий в большом количестве содержится в океанической воде — в каждом кубометре 33 грамма. Ее понадобится очистить, так что заводы по производству тяжелой воды останутся. Производство дейтерия на современном этапе достаточно дешевое, в районе 1 доллара за грамм. Тритий стоит дороже. По оценкам американских военных, в 2017 году производство 1 грамма обходилось в 110-170 долларов. Для реакторов типа ITER, по официальным данным, понадобится 125 кг трития и 125 кг дейтерия. Это очень небольшие объемы, которые в сотни тысяч — десятки миллионов раз меньше, чем нужно для угольных или газовых электростанций. Более того сейчас речь идет об оптимизации и сокращении даже такого объема. К тому же, тритий теоретически можно будет производить в самом реакторе ITER. Что еще больше снизит потребности в его стороннем производстве.
У реактора ITER есть свой Youtube-канал, где можно наблюдать за ходом работ:
Получается, что хотя сейчас получение электроэнергии с помощью термоядерного реактора — это во многом фантастика, в области топлива, экологичности и безопасности все обстоит гораздо лучше, чем с ториевыми АЭС. Смущает только время реализации — 30-50 лет. Есть ли оно у нас? И не лучше ли сосредоточиться на решении тех проблем, которые у всех на виду — адаптация к экстремальным погодным условиям, снижение углеводородной генерации, охрана природы, переработка и повторное использование отработанных ресурсов и, наконец, восстановление разрушенных или разрушаемых эколандшафтов?
Ответ — эти меры необходимо совместить. Так как энергетика ответственна за 73% выбросов углерода в атмосферу, замена угольных электростанций в течение 10-20 лет жидкосолевыми реакторами позволила бы радикально сократить эмиссии и высвободила средства на реализацию стратегий адаптации к климатическим изменениям. Если же за это время удастся запустить выработку термоядерной энергии — человечество сорвет джекпот, который даст реальную надежду на выход из экологического кризиса.
Плюсы и минусы ядреной батарейки
Все существующие атомные батареи не оптимизированы. Это означает, что все они имеют избыточный объем бета-источника. Если толщина источника слишком велика, то электроны, образующиеся в ходе реакции, не смогут оторваться от него. Этот процесс ученые называют самопоглощением.
Если изготавливать батареи со слишком тонким источником, то сократится число бета-распадов за единицу времени. Такие же проблемы наблюдаются с изготовлением преобразователя.
О создании первого прототипа было объявлено в 2016 г. При его разработке удалось частично решить вышеназванные проблемы.
Но производство в промышленных масштабах пока не налажено. Появление первых атомных элементов на рынке ожидается не раньше 2020 г.
Несмотря на все усилия ученых, ядерная батарейка по-прежнему продолжает оставаться дорогим удовольствием. Поэтому их появления в домах простых потребителей в ближайшее время ожидать не стоит.
Более-менее широкое использование атомных батареек в быту отодвинуто до 2020 года
Самой дорогой частью батареи является радиоактивный изотоп. Так 1 г этого вещества стоит 0,5 млн руб. Для производства 1 батареи требуется всего 1 мг, но и он обойдется в 5000 руб. Для батареи народного потребления это достаточно дорого.
Область применения
Несомненным плюсом всех ядерных батареек является то, что они могут эффективно функционировать при больших колебаниях температур в диапазоне -100…+100°C.
Эта устойчивость позволяет расширить область их применения. В том числе и там, где даже самые лучшие батарейки не в состоянии нормально работать. Эти изделия давно ждут на Крайнем Севере и в Арктике.
В первую очередь новые элементы питания поступят в медицинские учреждения. Первые образцы будут приспособлены к работе с медицинскими кардиостимуляторами. Новые батареи станут длительным источником питания, при этом объем самого прибора совсем не изменится. Такой кардиостимулятор сможет работать длительное время и не будет требовать замены батареи.
Атомный аккумулятор NANOTRITIUM
Вторым потребителем нового источника питания станет космическая промышленность. Батареи будут обслуживать космические аппараты.
Работы над совершенствованием батарей будут продолжены. В первую очередь ученые надеются увеличить их мощность. Будет усовершенствована алмазная структура, а это значит, увеличится напряжение и, соответственно, полезная мощность.
Всего, по прогнозам разработчиков, в перспективе возможно увеличить мощность батареи в 3 раза.
Опасность атомной батарейки
Как правило, люди с опасением относятся к ядерной энергии, особенно, когда речь идёт о бытовом использовании. Но атомная батарейка полностью безопасна. Изотоп углерод-14 не несёт опасности для окружающей среды, имеет минимальный радиоактивный фон, практически не превышающий естественный. Атомная модель не является “карманным реактором” и не подвергает опасности человечество.
Работы над совершенствованием ядерной батареи продолжаются. В первую очередь, учёные хотят увеличить мощность, совершенствуя алмазную структуру. В перспективе мощность вырастет минимум в 3 раза, что позволит говорить о начале единичного производства.
https://youtube.com/watch?v=aHbLR5KkMU0
США до Великой войны
Первое, что представляешь, когда вспоминаешь свой опыт в Fallout — это Америка пятидесятых годов. Всё большое, красивое и нарочито плакатное, страшно непрактичное (с точки зрения сегодняшнего дня), но в то же время как-то работает.
Многие, да нет, подавляющее большинство, считают, что это такой ретрофутуризм; «Америка, которую мы потеряли»; альтернативная история, если бы мы застряли в 50-х. Но нет! Мир Fallout не остановился и не застрял в развитии. Он развивался по-другому.
Для сравнения: в «нашем мире», в 50-х и 60-х, власти США на правительственном уровне стимулировали развитие и миниатюризацию электроники, помогали всем, кто хотел работать в этой и сопредельных областях, тем самым сформировав новую индустрию. Энергию же было принято решение экономить.
В то же время в мире Fallout власти США пошли иным путем — энергии должно быть много, она должна быть дешевой, а «содержать» её следует в самых разных формах и размерах. Также поддержали биотехнологии (в том числе разрешили эксперименты с людьми) и робототехнику. Помощь же оказывали только крупным компаниям, которые уже обладали капиталом и ресурсами для продолжения исследований, и, судя по множеству записей, аффилированным с военными.
New Vegas ближе всего показывает то, что случилось повсеместноNew Vegas ближе всего показывает то, что случилось повсеместно
В общем, пускай мир Fallout выглядит как «Америка 50-х», но это не значит, что он остановился в развитии. Просто развивался иначе. Да, не было IBM PC, iPod, интернета и Netflix. Но так и у нас, в мире реальном, нет широкого спектра роботов-помощников для гражданского применения, технологий клонирования конечностей и органов, автоматизированных медицинских станков профилактики и лечения болезней.
Токамак, или как запрячь энергию Солнца
Над тем как заполучить термоядерный реактор, человечество ломает голову еще с середины 20 века. Всё дело в физике процесса. В отличие от атомных реакторов, в которых энергия выделяется за счет деления ядра тяжелых элементов, в термоядерных энергия получается за счет образования более тяжелых элементов из легких.
Для этого внутрь термоядерного реактора запускают дейтерий и тритий и разогревают до температур свыше 150 миллионов градусов Цельсия. Газ превращается в плазму, которая удерживается с помощью мощных магнитов в тепловом контуре реактора.
Схема реактора типа токамак (тороидальная камера с магнитными катушками).
Сразу решаются проблемы с захоронением отходов, нет нужды развивать промышленность по обогащению урана и его добыче. В качестве топлива должны служить тяжелые изотопы водорода — тритий и дейтерий, а также гелий-3 и бор. Экологическая нагрузка на планету резко снижается. В теории, термоядерные электростанции должны быть в несколько раз эффективней атомных, чище и безопасней. Дело за малым — создать термоядерную электростанцию и получить дешевую энергию. И вот тут нас подстерегают проблемы.
Температура плазмы в токамаках достигает десятков миллионов градусов по Цельсию. Например, в китайском токамаке EAST плазму удалось нагреть до 100 миллионов градусов. Это в 8 раз выше, чем в центре Солнца.
Второй момент: для управления термоядерным синтезом необходимо научиться удерживать плазму. Китайцам удалось сделать это в течении 101 секунды. Корейцы на токамаке KSTAR в 2020 году удерживали разогретые до 100 миллионов градусов ионы в течение 20 секунд. Это рекордные показатели. Но для полноценной работы реактора плазму необходимо удерживать в течение нескольких минут или даже больше. Пока что человечеству далеко от таких результатов.
Корейский токамак KSTAR. Фото: , Wikimedia Commons
Следующая проблема — это сам тип термоядерного реактора. Наиболее распространенным на сегодняшний день является токамак тороидальной конструкции («бублик»). Плазма в нем удерживается сверхмощными магнитами, не соприкасаясь со стенками реактора. Это делается как для безопасности — иначе плазма просто прожжет все, до чего дотянется — так и для того, чтобы не было примесей в ионизированном газе.
Такое условие задает определенную планку качества при изготовлении материалов. Оно должно быть выше, чем для АЭС, многие из элементов которых уже освоены промышленностью. Например, для международного термоядерного реактора ITER, который сейчас находится на заключительной стадии сборки конструкций, сверхмощные магнитные катушки, которые удерживают плазму, являются уникальными изделиями.
KSTAR — вид изнутри. Фото:
То есть, уже на стадии создания тестовых образцов термоядерные реакторы оказываются сложными и дорогими объектами. Смета международного проекта ITER уже сейчас превысила изначальную оценку в три раза — с 6 миллиардов евро дойдя до 18-22 миллиардов. Пессимистические прогнозы говорят, что в реальности реактор обойдется в 45-65 миллиардов долларов. И это для объекта . Для сравнения: стоимость сооружения турецкой АЭС Аккую мощностью 4,8 ГВт — около 20 миллиардов долларов. Термоядерный реактор не построен, а уже в несколько раз менее эффективен, чем АЭС. Это не считая сроков сооружения ITER, которые срывались несколько раз. Сейчас пуск назначен на конец 2025 года — если сроки опять не перенесут. При этом речь идет о тестовых установках, на которых ученые и инженеры будут фактически учиться управлять термоядерными процессами. Впрочем, у нас есть вариант сферического токамака от Tokamak Energy. Он меньше по размерам, если его испытания в 2022 году пройдут успешно, то мы ещё на шаг приблизимся к малогабаритному термоядерному реактору.
В России решили пойти своим путем и создать гибрид ядерного и термоядерного реакторов. Плазма вместо урана послужит источником ионов, которым будут бомбардировать ядерное топливо — торий. Так что у нас тут два в одном — торий-термояд.
Но до коммерческой реализации пока все так же далеко, первые образцы мы получим в лучшем случае лет через 20, а то и все 50. Если не случится технологического прорыва.
Вместо заключения
Высокий уровень радиоактивности мира Fallout, исходя из лора, вполне допустим. Факторами стали более «грязные» заряды, тысячами детонировавшие во время Великой войны, повсеместное применение устройств генерации электричества через расщепление ядра (в быту, в бизнесе, промышленности), масштабная промышленная генерация и не захороненные должным образом радиоактивные отходы.
Разбор какой из фанатских теорий про мир Fallout хотите прочитать?
Предполагаю, что военные США и Китая в мире Fallout пришли к выводу о бесперспективности точечного уничтожения военно-экономического потенциала друг друга. И выбрали стратегию уничтожения возможности нормальной жизни на поверхности Земли как таковой.
Уровень радиоактивности не падает по двум причинам. С одной стороны, потому что распад элементов еще продолжается — даже спустя 200 лет. С другой, потому что брошенная гражданская инфраструктура приходит в негодность, и выделение новой радиоактивности продолжается.
***
Сравнивать мир Fallout с Чернобылем или Фукусимой некорректно, поскольку у последних радиоактивный очаг находился в одной точке, был быстро локализован и закрыт/затоплен, а последствия ликвидированы. Мир Fallout же на долгий срок превратился в один сплошной радиоактивный очаг, а поверхность еще долго будет полностью непригодна для жизни.
Ликвидация аварии на ЧАЭС надорвала СССРЛиквидация аварии на ЧАЭС надорвала СССР
- Обзор Fallout 4 — лишний ствол из убежища 111
- Обзор Fallout 76 — объясняю, почему у всех так «бомбит»
- Fallout в реальности, или Как подготовиться к ядерной войне. Советы, инструкции и пара плохих новостей
+1
Тем временем в России
Отечественные специалисты тоже смотрят в сторону атомных портативных элементов питания. К примеру, сотрудники НИТУ «МИСиС» в августе 2020 г. продемонстрировали собственный прототип такой батареи, конструкция которой основана на запатентованной микроканальной 3D-структуре никелевого бета-гальванического элемента. Срок службы такой батарейки – 20 лет.
Особенность трехмерной структуры батарейки заключается в том, что радиоактивный элемент наносится с двух сторон так называемого планарного p-n перехода, что позволяет упростить технологию изготовления элемента, а также контролировать обратный ток, который «крадет» мощность батареи. Особая микроканальная структура обеспечивает увеличение эффективной площади преобразования бета-излучения в 14 раз, что в результате дает общее увеличение тока.
Отечественный вариант бета-гальванической батареи
За счет оригинальной 3D-структуры бета-гальванического элемента размеры батареи, по словам разработчиков, уменьшились втрое, удельная мощность повысилась в 10 раз, а себестоимость снизилась на 50%.
«Рэйдикс» выпустил сразу три релиза ПО для СДХ
ПО
«Выходные электрические параметры предложенной конструкции составили: ток короткого замыкания IКЗ — 230 нА/см2 (в обычной планарной — 24 нА), итоговая мощность — 31 нВт/см2, (в планарной — 3 нВт). Конструкция позволяет на порядок повысить эффективность преобразования энергии, выделяющейся при распаде β-источника, в электроэнергию, что в перспективе снизит себестоимость источника примерно на 50% за счет рационального расходования дорогостоящего радиоизотопа, — отметил один из разработчиков Сергей Леготин, доцент кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников НИТУ «МИСиС».
Батарейка может быть применена в нескольких функциональных режимах: в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, используемых при экстремальных температурах и в труднодоступных (или совсем не доступных) местах: в космосе, под водой, в высокогорных районах.
Гражданский атом и Великая война
А дальше случилась Великая война. Ударные волны взрывов повреждали повсеместно установленные реакторы, разнося радиацию по окрестностям. То, что не было уничтожено сразу, со временем просто вышло из строя и превратилось в источник «свежей» радиоактивности.
Такие объекты как «Светящееся море», напоминающие инопланетный пейзаж, возникли из-за разрушенных прямым попаданием (либо от последствий удара) промышленных АЭС. Например, около Бостона располагалось четыре энергоблока и плюс один экспериментальный. Мы, конечно, не знаем, какая у них была конструкция, сколько и какое именно топливо было загружено, но всего этого в любом случае много.
Накопленные за 50 лет радиоактивные отходы тоже не стоит сбрасывать со счетов. Ими никто не занимался, да и хранились они чуть ли не под открытым небом. В какие бы прочные контейнеры их не складывали, все они должны были рассыпаться в первые 15-25 лет после войны из-за тех же кислотных дождей, а их содержимое — развеяться по округе.
Области применения
Преимущество атомной батарейки – она способна работать при больших перепадах температур. Учёные заявляют о диапазоне -100…+100°C. Свойство позволит использовать источник питания там, где неспособна работать Li-Ion, другие прогрессивные батарейки. Например, в Арктике, пустыне.
Новые элементы питания решат проблему медицины. Теперь не нужно будет доставать кардиостимулятор каждые 5 лет для замены батарейки, что снизить смертность, затраты на медицину. Уменьшенные габариты положительно скажутся на размерах, весе медицинского кардиостимулятора, возможно это позволит проводить малоинвазивные операции.
Принцип работы атомной батарейки
Работы над подобным источником питания ведутся давно. Перспективы у такой разработки большие. Человечество получит небольшой по размерам источник питания с длительным сроком службы.
Такие работы ведутся не только в России, но и за рубежом. Уже получены первые рабочие образцы как в нашей стране, так и других. В качестве источников, помимо углерода-14, взяты Ni-63 и тритий.
Для основы этой ядерной батарейки выбран углерод-14. Этот элемент имеет преимущество перед другими изотопами, которые можно было бы использовать в атомных батарейках. Несомненными плюсами этого изотопа являются:
- экологичность;
- дешевизна;
- длительный период эксплуатации.
Период полураспада этого вещества — 5700 лет и, самое главное, он нетоксичен. Для атомных батарей предлагают использовать Ni-63, который является для человека токсичным.
Российская атомная батарейка 2V на никеле-63 с периодом полураспада 100 лет
Атомная батарейка, принцип работы которой построен на преобразовании энергии из атомной в электрическую, уже не является фантастикой. Источником в ней служит радиоактивный изотоп.
Ни один аккумулятор не сравнится с ней по эффективности.
Схема строения атомной батарейки:
- Источник излучения. Самая простая батарейка состоит из источника, излучающего энергию. В ходе преобразований такая энергия переходит в электрическую. Еще одним компонентом батареи является коллектор, отделенный от источника диэлектрической пленкой. Принцип ее работы в том, что при распаде источник радиоактивного излучения испускает бета-лучи, которые выступают в виде положительной части батареи. А коллектор — это отрицательная часть батареи. Между ними возникает разность зарядов.
- Подложка. Еще одной частью батареи является «подложка». В этом качестве используется пористая карбидокремниевая гетероструктура. Это новый материал. Изготовляется эта часть путем наращивания на кремневое основание карбидной пленки. Такая подложка удешевляет стоимость батарейки. Структура продемонстрировала высокую устойчивость к радиации.
- Карбид кремния — это полупроводник. Он изначально способен выдерживать высокие температуры вплоть до +350°C. Он в 10 раз превосходит кремний в противостоянии радиации.
