Согласно исследованиям археологов, дерево служит человеку с момента его появления — около 3 млн. лет. Если этот срок приравнять к одному году, то окажется, что керамическими изделиями люди пользуются менее суток, стеклом — 17 ч 32 мин, железом — 8 ч 28 мин, пластическими массами — 22 мин 12 сек, бетоном — 21 мин, а синтетической резиной — 14 мин 24 сек.
В XX в. у древесины помимо старых конкурентов, металла и кирпича, появился новый серьёзный соперник — пластические массы, но материал-универсал не сдаёт своих позиций. В 1975 г. в мире было израсходовано 2,2 млрд. кубометров леса, а в 2000 г., в соответствии с прогнозами, этот объём возрастёт почти до 4 млрд. кубометров. В общей сложности в конце XX столетия из дерева изготовляют предметы около 30 тыс. наименований. Вряд ли сегодня найдётся отрасль промышленности, в которой так или иначе не использовалось бы дерево. Строителям необходимы доски, брусья, фанера, древесностружечные и
древесно-волокнистые плиты, паркет, оконные рамы и подоконники. Шахтёры не могут обойтись без рудничной стойки — круглого лесоматериала для крепления горных выработок (на каждую тысячу тонн добытого угля расходуется не менее 20 м леса). Нужен материалуниверсал и создателям автомобилей, самолётов и космических кораблей: прежде чем приступить к изготовлению новой машины, делают её полномасштабный деревянный макет. Нашу повседневную жизнь тоже невозможно представить без дерева — мебели, разного рода
тары (ящиков, бочек и др.), а также тысячи необходимых мелочей — спичек, карандашей и
многого другого. «Поющим деревом» называют особую древесину, из которой делают
музыкальные инструменты. Лыжи, хоккейные клюшки, гимнастические брусья, городки,
теннисные ракетки, покрытия велотреков и полы в спортзалах до сих пор остаются
деревянными.
Исходным материалом для производства множества продуктов служит получаемая из
древесины клетчатка — целлюлоза (от лат. cellula — «комнатка», «клетка»). Из неё
вырабатывают бумагу — писчую и копировальную, фильтровальную и светочувствительную,
обёрточную и туалетную, а также строительный и упаковочный картон. Из бумаги, в свою
очередь, делают обои, мешки, верёвки, пакеты для молочных продуктов и соков, денежные
знаки, скатерти, салфетки, детские пелёнки и бесчисленное количество других материалов и
вещей.
Технические сорта бумаги широко используются в электро- и радиотехнике; даже в
современном автомобиле свыше ста деталей изготовлено из бумаги и картона. Из бумаги,
пропитанной битумом, делают трубы, успешно заменяющие асбестоцементные и
металлические, и дешёвый кровельный материал — толь и рубероид, применяемые в
строительстве.
Из целлюлозы получают вискозу — материал для производства искусственного шёлка и меха,
штапельного полотна, целлофановой плёнки для упаковки и др.
Путём гидролиза — разложения древесины минеральными кислотами — только из 1 м3 отходов
лесозаготовок и лесопиления вырабатывают 170—180 л этилового спирта (сырья для
производства резины), 35—40 кг кормовых дрожжей, 5—6 кг фурфурола (сырья для
производства пластмасс, смол, лекарственных препаратов и др.) и 60—70 кг жидкой
углекислоты, используемой при сварке и обработке металлов резанием, в литейном
производстве, а также для газирования безалкогольных напитков. На растворе Сахаров,
полученных при гидролизе 1 м древесины, можно к тому же вырастить 35—40 кг кормовых
дрожжей.
Широко используется и сухая перегонка древесины при высокой температуре без доступа
воздуха (пиролиз). Из 1 м берёзовых дров получается 100 кг древесного угля, 20 л уксусной кислоты, 5—6 л метилового спирта и 10—15 кг смолы для выработки скипидара, канифоли и некоторых других веществ.
Сучья, ветви и тонкомерные деревья, остающиеся после рубки при уходе за лесом, пропускают через рубильные машины и получают технологическую щепу — сырьё для производства древесных плит и картона. Один кубометр древесно-стружечных плит из 1,6 м отходов заменяет 2,3 м пиломатериалов, а каждая тонна тарного картона — 14—15 м древесины. Десятую часть всего заготовляемого леса составляет кора. Она идёт на производство дубильных веществ для кожевенной промышленности, топливных брикетов и органических удобрений. Опилки используют как сырьё для гидролизного производства, а также для изготовления строительных материалов (арболита). Из древесной зелени — хвои, листьев, мелких побегов — вырабатывают хвойно-витаминную муку, эфирные масла и экстракты для использования в медицине и парфюмерии.

Один из способов получения новых материалов — химический синтез.
Процесс этот и долгий, и дорогой, причём из всех затрат только треть приходится на сам синтез, а остальное уходит на разделение компонентов, их очистку и подготовку к обработке. В то же время в живом организме протекают тысячи сложнейших реакций, которые не требуют ни высоких температур, ни больших давлений, ни даже особых затрат энергии. Происходит так потому, что в биологической клетке ходом реакций управляют тончайшие плёнки со сложной структурой — мембраны (от лат. membrana — «кожица»). Они строго избирательно пропускают молекулы одних веществ и задерживают молекулы других, сортируя их по размеру, по величине электрического заряда, его знаку и по другим признакам. Изучение биологических мембран натолкнуло учёных на мысль создать подобную промышленную «технологию». И сегодня разработка искусственных мембран для химической промышленности стала одним из важнейших направлений нанотехники.
Делают такие мембраны разными способами. Из длинных полимерных волокон, например, получают нечто вроде войлока, сквозь который фильтруют растворённые вещества. В сплошной полимерной плёнке пробивают отверстия потоком ионов, разогнанных в ускорителе заряженных частиц. Регулировать размеры дырок в таком «решете» достаточно просто: чем тяжелее ионы, тем отверстия будут больше. Если через подобную мембрану прокачать природный газ, он разделится на дорогостоящий гелий и дешёвый метан. Можно очищать воздух и воду не только от пыли и вредных примесей, но даже от болезнетворных бактерий; можно также очищать химическое сырьё и отделять продукты химических реакций.

На службе у радиотехнической разведки сегодня есть самые мощные средства: космические
спутники, корабли, самолеты. Десятки станций радиоперехвата круглосуточно слушают эфир,
ловят и расшифровывают правительственную и военную информацию. Большую ценность
представляют данные, передаваемые по радио при запуске космических кораблей или при
испытаниях стратегических ракет.
Массивное оборудование устанавливают на автомобиль с дипломатическими номерами,
который свободно перемещается по территории иностранного государства. Портативные (от
фр. porter — «носить») устройства радиоперехвата разведчики прячут под одеждой, в обычный
чемоданчик или закладывают неподалёку от военных объектов, маскируя под пенёк или сухую
ветку.
Компьютеры, телексы, факсы, электронные пишущие машинки, телефоны испускают
электромагнитные колебания в эфир, в цепи питания и заземления (наводки). А потому они
могут стать источником утечки секретной информации. Аппаратура со сверхчувствительной
направленной антенной с расстояния более 1500 м улавливает и усиливает сигналы,
излучаемые этими устройствами при работе. Полученную информацию затем дешифрует
компьютер.
Подсоединив к кабелям питания, проводам заземления или просто к водопроводным трубам за
сотни метров от здания специальную аппаратуру, разведчик может определить, что печатает
принтер или электрическая пишущая машинка. В сети возникают микроскопические скачки
напряжения, каждый из которых соответствует определённому письменному знаку.
Если же спрятать в компьютере электронное устройство, то можно «считывать» секретнейшую
информацию с клавиатуры или «выуживать» её из электронной памяти машины.
Российская разведка установила, что 8% компьютеров, закупленных за рубежом, снабжены так
называемыми закладками — встроенными устройствами или особыми программами, похожими
на компьютерный вирус. По кодированному радиозапросу с наземного пункта или с
космического спутника «закладка» передаст в эфир любую информацию из памяти компьютера
или выведет из строя программное обеспечение. Такой миниатюрный радиомаячок, встроенный в заводскую упаковку, рассказывает, где находится закупленное за рубежом оборудование он передаёт сигналы на спутник Используют и обычную бытовую технику. Очень «болтливы» кнопочные телефоны — способность к утечке информации заложена в их конструкции: даже если трубка лежит на рычаге, разговор в комнате можно услышать, подключившись к линии.

Отдельно взятый кадр кинофильма представляет собой диапозитив (от греч. «диа» — «через» и лат. «positivus» — «положительный»), который можно вырезать из плёнки и рассматривать. Кадр на экране телевизора организован более сложно: в нём два растровых (от лат. rastrum — «грабли») поля — полукадра.
Растровым называется изображение, составленное из точек или линий. Телевизионный растр образуется из параллельных светящихся горизонтальных строк; они отчётливо видны на экране при отсутствии изображения. Телевизионный растр получается, когда электронный луч быстро и последовательно прочерчивает — сканирует (от англ. scan — «поле зрения») экран, светящийся под ударами электронов. Каждая строка — это множество светящихся точек, тех самых элементов (пикселей), из которых составлено всё изображение в кадре. В европейских телевизионных системах кадровый растр сформирован из 625 строк.
Электронный луч каждый полукадр сканирует по отдельности, а всю поверхность кадра прочерчивает дважды по сложному узору. Сначала луч движется по нечётным строкам, оставляя чётные пустыми (тёмными), в результате чего образуется первое поле кадра. Затем луч следует по чётным строкам, оставляя пустыми уже нечётные строки, — возникает второе поле кадра. Все 625 строк «прочитываются» в два приёма, но каждый элемент изображения высвечивается электронным лучом только один раз. Такой способ организации кадра называется чересстрочной
развёрткой изображения.
Электронный луч здесь играет роль тонкого светового пера, и площадь точки, оставленной им на
экране, равна площади элемента изображения. Поэтому разрешающая способность
телевизионного кадра по вертикали всегда постоянна и равна 625 элементам, т. е. числу строк. А
разрешающая способность по горизонтали, или количество элементов в линии, зависит от того,
насколько быстро световое перо при движении по строке может менять свою яркость — от
максимальной до нуля. Скорость таких изменений, как уже говорилось, зависит от частоты
электрических импульсов, управляющих яркостью светового пера.
Из сказанного становится понятно, что чем выше полоса частот, которую воспроизводит
телевизионный приёмник, тем большее число элементов изображения в строке способен
воссоздать электронный луч и тем лучше разрешение по горизонтали.
Например, если телевизор воспроизводит полосу частот видеосигнала в 6 МГц, т. е. 6 000 000 Гц,
световое перо меняет свою интенсивность 12 млн. раз в секунду. Поделив это число на число
кадров (25), проходящих в 1 с, получим 480 тыс. элементов в кадре. Поделив последнее число на
число строк (625), получим 768 элементов в каждой строке. Однако на практике из всей полосы в 6 МГц только 4 МГц приходится на изображение, а оставшиеся 2 МГц отведены для звукового сопровождения и вспомогательной служебной информации. Повторив расчёты для 4 МГц, получим 512 элементов в строке — это разрешающая способность лучших телевизоров, настроенных по сетке испытательной таблицы. Поэтому качество телевизионного изображения при неизменном числе строк тем выше, чем более широкую полосу частот видеосигнала антенна может принять, а телевизор — соответственно воссоздать.
При воспроизведении телевизионного изображения два поля кадра, «накладываясь» друг на
друга в зрительной памяти сетчатки глаза, составляют полный кадр изображения. Точное
чередование идущих друг за другом полей развёртки обеспечить легче, если общее количество
строк в кадре нечётное. Это достигается синхронизацией (от греч. «син» — «вместе» и «хро'нос»
— «время») двух электронных устройств — генераторов строчной и кадровой развёртки, задающих последовательность строк в двух полях кадра и в телекамере, и в телевизоре одновременно.

Один из самых необычных и, пожалуй, самых привлекательных сценариев энергетического
будущего человечества открывает проект «Водородная экономика». Его суть заключается в
замене ископаемого топлива водородом. Физический и химический смысл проекта ясен:
основная энергия в нефти, газе, каменном угле и дереве запасена в виде углеводородов —
соединении углерода с водородом. И не углерод, а именно водород даёт при сжигании топлива
наибольшее количество тепловой энергии, превращаемой затем в механическую и
электрическую.
Водорода на Земле огромное количество, причём основные его запасы сосредоточены не в
природных углеводородах, а в воде. Но если для получения энергии из нефти, газа, каменного угля и дерева их достаточно сжечь, то с водой так поступить нельзя: слишком прочно связаны в ней водород и кислород. Современной науке известны два основных способа разложения воды на составляющие её химические элементы: пиролиз (от греч. «пир» — «огонь» и «ли'зис» — «разложение»), когда воду нагревают до очень высокой температуры, и электролиз, когда через воду пропускают электрический ток. Однако оба этих способа очень энергоёмки, а потому непригодны для получения больших количеств водорода. Но представим себе, что удастся найти метод лёгкого разрушения молекул воды. Тогда в технике произойдёт настоящий переворот. В реактивных двигателях, двигателях внутреннего сгорания, турбинах, топках котельных установок перестанут сжигать сотни миллионов тонн нефти, угля, природного газа и их производных. Прекратится выброс в атмосферу вредных для жизни продуктов сгорания топлива: ведь выхлоп двигателя, работающего на водороде, — чистая вода. Полезные ископаемые можно будет добывать в гораздо меньших количествах, и использовать только как сырьё для химической промышленности, производящей пластмассы, лекарства и другие необходимые людям вещи. Как тут не вспомнить великого русского химика Д. И. Менделеева, который ещё в XIX в. говорил о том, что сжигать нефть в топках — всё равно, что топить печи ассигнациями. В наши дни проблему промышленного получения дешёвого водорода пытаются решить разные специалисты. Химики ищут катализатор, в присутствии которого вода станет разлагаться при меньших затратах энергии. Физики разрабатывают способы получения дешёвого электричества, что сделает экономически выгодным электролиз воды. Не остались в стороне и биологи. Они пытаются вывести бактерии, способные разлагать воду на кислород и водород с помощью солнечного света. Учёными давно найдены микроорганизмы, выделяющие водород, но в таком малом количестве, что о промышленном их применении говорить не приходится. Если же производительность бактерий удастся значительно повысить, то у человечества появится шанс пережить ещё одну энергетическую революцию и получить новый, практически
неисчерпаемый, к тому же экологически чистый источник энергии.

Около 4 % всех запасов воды на нашей планете сосредоточено под землёй — в толщах горных пород. Воды, температура которых превышает 20 °С, называют термальными (от греч. «те'рме» — «тепло», «жар»). Нагреваются подземные озёра и реки в результате радиоактивных процессов и химических реакций, протекающих в недрах Земли. В районах вулканической деятельности на глубине 500— 1000 м встречаются бассейны с температурой 150—250 °С; вода в них находится под большим давлением и поэтому не кипит. В горных областях термальные воды нередко выходят на поверхность в виде горячих источников с температурой до 90 °С. Люди научились использовать глубинное тепло Земли в хозяйственных целях. В странах, где термальные воды подходят близко к поверхности, сооружают геотермальные электростанции (геоТЭС). Они преобразуют тепловую энергию подземных источников в электрическую. В России первая геоТЭС мощностью 5 МВт была построена в 1966 г. на юге Камчатки, в долине реки Паужетка, в районе вулканов Кошелева и Камбального. В 1980 г. её мощность составляла уже 11 МВт. В Италии, в районах Ландерелло, Монте-Амиата и Травеле, работают 11 таких станций общей мощностью 384 МВт. ГеоТЭС действуют также в США (в Калифорнии, в Долине Больших Гейзеров), Исландии (у озера Миватн), Новой Зеландии (в районе Уайракеи), Мексике и Японии.
Геотермальные станции устроны относительно просто: здесь нет котельной, оборудования для подачи топлива, золоулавливателей и многих других приспособлений, необходимых для обычных тепловых электростанций. Поскольку топливо у геоТЭС бесплатное, то и себестоимость вырабатываемой электроэнергии в несколько раз ниже.
Существует несколько схем получения электроэнергии на геотермальной электростанции. Прямая схема: природный пар направляется по трубам в турбины, соединённые с электрогенераторами. Непрямая схема: пар предварительно (до того, как он попадёт в турбины) очищают от газов, вызывающих разрушение труб. Смешанная схема: неочищенный пар поступает в турбины, а затем из воды, образовавшейся в результате конденсации, удаляют не растворившиеся в ней газы.
Именно по смешанной схеме работает Паужетская электростанция. Пароводяная смесь, содержащая тепло в количестве 840 кДж/кг, выводится через буровую скважину глубиной 350 м на поверхность и направляется в сепарационное устройство. Здесь пар при давлении 225 кПа (свыше 2 атм) отделяется от воды и по трубам поступает в турбины; те вращаются и приводят в действие электрогенераторы. Отработавший в турбинах пар попадает в смешивающий конденсатор, где охлаждается и превращается в воду. Выделившиеся при этом газы (азот и кислород) удаляют насосом. Горячую воду (120 °С) используют для теплоснабжения населённых пунктов. Вода для охлаждения пара подаётся самотёком по трубопроводу длиной 600 м из реки Паужетки. В России, Болгарии, Венгрии, Грузии, Исландии, Новой Зеландии, США, Японии и других странах термальными водами обогревают здания, теплицы, парники, плавательные бассейны. А столица Исландии Рейкьявик получает тепло исключительно от горячих подземных источников.

Люди издавна задумывались над тем, как «запрячь» реки, заставить их работать. Уже в
древности — в Египте, Китае, Индии — водяные колёса поднимали на поля воду. Водяные
мельницы
для помола зерна появились задолго до ветряных — в государстве Урарту (на территории
нынешней Армении), но были известны ещё в XIII в. до н. э. Водяные колёса оставались
главным способом получения энергии в конце XVIII — середине XIX в. Они существовали до начала
XX столетия. Созданные во второй трети XIX в. гидротурбины, с гораздо более высоким КПД,
длительное время использовались для непосредственного привода станков и машин через
систему зубчатых, канатных и ременных передач. Сегодня гидротурбины применяют только
для приведения в действие генераторов на гидроэлектростанциях (ГЭС).
Первая промышленная гидроэлектростанция в России была введена в действие в 1896 г. Её
построили на реке Охте для энергоснабжения местного порохового завода. Тогда же в США
началась эксплуатация Ниагарской ГЭС постоянного тока.
Принцип работы гидроэлектростанций при всём разнообразии конструкций одинаков: вода под
напором из верхнего бьефа (водоёма перед плотиной) поступает в водоприёмник и по водоводам направляется к турбинам — колёсам диаметром более Юме лопастями. Струя с
силой бьёт в лопасти, раскручивая вал машины, на котором закреплён генератор, начинающий
вырабатывать электроэнергию. По толстым проводникам — шинам она передаётся на
повышающий трансформатор, затем на распределительное устройство и под высоким
напряжением по линиям электропередачи идёт к потребителям — заводам, фабрикам, жилым
домам.
Гидрогенераторы обычно вырабатывают электроэнергию напряжением б—16 кВ. Их мощность
(а самые крупные находятся в нашей стране) может превышать 650 МВт.
Современная ГЭС представляет собой комплекс гидротехнических сооружений (для
концентрации потока воды и создания её напора), а также энергетического оборудования,
преобразующего энергию этого напора с помощью гидротурбин в механическую, а затем —
через гидрогенераторы — в электрическую. В машинном зале размещаются гидроагрегаты —
турбина и генератор; вспомогательное оборудование; устройства автоматического управления
и контроля. Центральный пост управления оборудуется пультом для оператора-диспетчера или
автооператором — устройством, автоматически определяющим оптимальное число
включённых агрегатов для обеспечения максимального КПД гидроэлектростанции. В здании
ГЭС или на открытых площадках располагаются повышающая трансформаторная подстанция и
распределительные устройства.
На равнинных реках при относительно небольшом напоре воды, когда высота её столба над
турбиной не превышает 30—40 м, сооружают так называемые русловые гидроэлектростанции.
На реке строят шлюзы или судоподъёмники, рыбопропускные или водозаборные сооружения
для орошения полей и водоснабжения. К русловым относятся, например, Волховская и
Волжская ГЭС.
Нередко расположить гидроэлектростанцию непосредственно в русле бывает сложно из-за
неудобной для строительства горной местности. Тогда электростанцию сооружают поблизости
— там, где вести работы удобнее, и отводят к ней реку или часть реки. Это деривационная
гидроэлектростанция. Крупнейшие ГЭС такого типа — Роберт-Мозес (США), Ингурская
(Грузия), Нечако-Кемано (Канада), Харспронгет (Швеция).
Сильный напор воды сдерживают плотиной, а ГЭС располагают за плотиной, как правило, у её
основания, со стороны, противоположной водохранилищу. Такая гидроэлектростанция
называется приплотинной; по этой схеме построены Красноярская и Братская ГЭС,
ДнепроГЭС.
Существуют и гидроаккумулирующие электростанции. Их строят там, где нагрузка в
энергетических системах в течение суток неравномерна. Когда потребление электроэнергии
снижается и она оказывается в избытке, агрегаты станции, способные работать как водяные насосы, перекачивают воду из водохранилища в верхний, аккумулирующий бассейн. Если нагрузка в электросетях повышается до пиковой, идёт обратный процесс — гидроагрегаты, которые приводит в действие вода, поступающая в напорный водопровод из верхнего бассейна, вырабатывают электроэнергию. Мощность такой станции довольно высока: например, у Корнуолльской ГЭС в США она достигает 1620 МВт. Гидроэлектростанции имеют немало преимуществ перед тепловыми и атомными. ГЭС не нуждаются в топливе и потому вырабатывают более дешёвую электроэнергию. Их энергетические ресурсы огромны и к тому же непрерывно возобновляются. Благодаря ГЭС полнее используются гидроресурсы рек — сооружаемые плотины и водохранилища позволяют улучшить водоснабжение засушливых районов, удлиняют судоходные участки, снижают ущерб от весенних паводков. Однако плотины ГЭС ухудшают условия обитания водяной фауны; запруженные реки, замедлив течение, зацветают; уходят под воду обширные участки пахотной земли. Гидроэнергетика должна развиваться, несомненно, без ущерба для окружающей среды.

В 1954 г. начала действовать первая в мире атомная электростанция (АЭС). Её построили в
Советском Союзе — в городе Обнинске Калужской области. Мощность АЭС составляла всего
5000 кВт, но столь малая величина не умаляла значения произошедшего — впервые была
получена электрическая энергия, источником которой служило ядро атома.
От обычной тепловой электростанции атомная отличается, прежде всего, видом топлива. АЭС
использует не уголь, нефть или газ, при сгорании которых энергия химических связей
превращается в тепло, а ядра тяжёлых элементов — урана и плутония. Но не любые ядра, а
только имеющие определённую массу — ядра изотопов (от греч. «и'сос» — «равный» и
«то'пос» — «место»). В атомных ядрах изотопов содержится одинаковое число протонов и
разное — нейтронов, из-за чего ядра разных изотопов одного и того же элемента имеют разную
массу. У урана, например, 15 изотопов; самый распространённый — уран-238, а в ядерных
реакциях участвует только уран-235. При делении ядер выделяется энергия — она и «работает»
в атомных электростанциях.
Реакция деления протекает следующим образом. Ядро урана самопроизвольно распадается на
несколько осколков; среди них есть частицы высокой энергии — нейтроны (в среднем на каждые 10 распадов приходится 25 нейтронов). Они попадают в ядра соседних атомов и разбивают их, высвобождая нейтроны и огромное количество тепла. При делении 1 г урана выделяется столько же тепла, сколько при сгорании 3 т каменного угля.
Управляемая реакция идёт в атомном реакторе. Главная его часть — активная зона. В неё вводят тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) — трубки с изотопами урана или плутония — и стержни из бора либо кадмия. Бор и кадмий поглощают нейтроны и тем самым снижают скорость реакции. «Захват» нейтронов происходит очень быстро — примерно за стомиллионную долю секунды. Если дать «прореагировать» всем нейтронам, произойдёт атомный взрыв. Активную зону реактора выкладывают графитовыми кирпичами и омывают водой: оба эти вещества замедляют нейтроны.
Ходом реакции управляют, поднимая и опуская стержни-поглотители. По мере «выгорания» ядерного топлива ТВЭЛы извлекаются из реактора и заменяются на новые. Выполняют все операции, конечно, с помощью роботов: потоки нейтронов и другие излучения смертельно опасны.
Тепло, которое выделяется в результате ядерной реакции, нагревает омывающую реактор воду до нескольких сот градусов (вода поступает под большим давлением, а потому не закипает). Перегретая вода может сразу начать работать. В зоне пониженного давления она мгновенно превращается в пар, который и крутит турбины. Недостаток такой схемы — её называют одноконтурной — в том, что вода, прошедшая через реактор, становится радиоактивной и делает радиоактивным оборудование.
Двухконтурные АЭС сложнее, но гораздо «чище». В них вода первого контура кипятит воду во втором, и тот остаётся неактивированным.
Уран-238 тоже используют в атомных реакторах, но для получения не энергии, а горючего. Этот изотоп хорошо поглощает быстрые нейтроны и превращается в другой элемент — плутоний-239. Реакторы на быстрых нейтронах очень компактны: им не нужны ни замедлители, ни поглотители — их роль играет уран-238. Называются они реакторами-размножителями, или бридерами (от англ. breed — «размножать»). Воспроизведение ядерного горючего позволяет в десятки раз полнее использовать уран, поэтому реакторы на быстрых нейтронах считаются одним из перспективных направлений атомной энергетики.

Появились тепловые электростанции в конце XIX в. почти одновременно в России, США и
Германии, а вскоре и в других странах. Сначала для привода электрогенераторов использовали
паровые машины и дизели, но затем перешли на паровые турбины: они вырабатывают более
стабильный электрический ток. Первая в России тепловая электростанция с паровыми
турбинами вступила в строй в 1906 г. в Москве. Сегодня ни один более или менее крупный
город не обходится без собственных электростанций.
Тепловая электростанция — сложное и обширное хозяйство. Подчас она занимает территорию
в 70 га. Помимо главного корпуса, где размещены энергоблоки, здесь располагаются различные
вспомогательные производственные установки и сооружения, электрические
распределительные устройства, лаборатории, мастерские, склады и т. п.
«Движущая сила» тепловой электростанции — пар. Именно он вращает колесо турбины и
насаженный на её ось генератор, вырабатывающий электроэнергию. Получают пар в котельных агрегатах, в которых сжигается топливо. Из котла пар направляют в пароперегреватель и доводят там до температуры 650 °С при давлении 10 атм. Этот так называемый острый пар и поступает в
турбину. Она состоит из нескольких контуров; пар последовательно проходит через них,
постепенно остывая. Затем пар попадает в теплообменник, где нагревает воду. Её подают в
жилые дома и на предприятия.
Генераторы тепловых электростанций вырабатывают ток напряжением в десятки киловольт. На
трансформаторной подстанции оно повышается до сотен киловольт, и по высоковольтным
линиям электропередачи (ЛЭП) ток отправляется к потребителям. Мощность
теплоэлектростанций сегодня достигает сотен мегаватт (миллионов ватт). В нашей стране от
них поступает к потребителям наибольшая часть получаемой электроэнергии.

Рабочие характеристики изделия во многом зависят от качества его поверхности. Именно
поэтому в современной промышленности большое значение придают обработке наружных
сторон деталей. Наиболее эффективными считаются методы гальванотехники (от имени
итальянского физиолога Л. Гальвани и «техника») — прикладной науки, занимающейся
процессами осаждения металлов под действием электрического тока.
Сущность гальванических методов заключается в следующем. В ванну с раствором солей
металла, подлежащего осаждению (электролит), помещают два электрода. Один, сделанный из
того же металла (анод), подключают к положительной клемме источника тока. Отрицательным
электродом (катодом) служит предмет, который нужно покрыть металлом. Когда через
электролит проходит ток, анод растворяется, а металл осаждается на катоде. В зависимости от
состава раствора и предварительной подготовки поверхности слой металла образует покрытие
или даёт оттиск, который отделяется от поверхности.
Гальванотехника включает в себя гальваностегию и гальванопластику. Гальваностегия (от
имени Гальвани и греч. «сте'го» — «покрываю») — нанесение на поверхность изделия тонких
металлических покрытий. Материалом может служить цинк, никель, хром, медь, олово, свинец,
кадмий. Эти металлы защищают изделия от коррозии и механического износа, повышают их
твёрдость. Иногда создают покрытия, обладающие заранее заданными техническими
характеристиками, скажем определённой электропроводностью, которая строго зависит от
частоты переменного тока.
Методами гальванопластики (от имени Гальвани и греч. «пластике» — «ваяние») на
поверхности изделия осаждают толстый слой металла, который легко отделяется от формы и
хорошо воспроизводит её рельеф.
Так делают печатные клише, валки для тиснения кож, тонкие металлические сетки, фольгу,
копии произведений искусства, детали авиационной техники, пресс-формы и др. С помощью
гальванопластики изготовляют детали из материалов, с трудом поддающихся традиционной
обработке.
Гальванический способ применяют также для очистки (рафинирования) металлов. Например,
пластина анода изготовлена из меди невысокого качества (с примесями). Добиться, чтобы на
катоде осаждалась только чистая медь, а все примеси уходили в осадок, можно, подобрав
состав электролита. Именно таким образом получают материал для электротехнической
промышленности. Если деталь сделать анодом, то в электролитической ванне она быстро и
легко отполируется: в первую очередь «растворяться» начинают выступы и шероховатости на
поверхности.
Наряду с достоинствами у методов гальванотехники есть и существенные недостатки. Во-первых, гальваническое производство опасно для окружающей природной среды: это крупнейший источник жидких и твёрдых токсичных отходов, в том числе растворов кислот, щелочей и солей тяжёлых металлов. Во-вторых, гальванотехника неэкономична: коэффициент полезного использования цветных металлов составляет 30—80%, кислот и щелочей — 5—20%, воды — 2—5%, энергии — 70—80%. И, наконец, такое производство относится к числу вредных: в нём люди работают с большими объёмами растворов, содержащих тяжёлые металлы, кислоты, щёлочи, растворители.
Вплоть до 80-х гг. гальванические цехи часто представляли собой цепочки ванн, над которыми поднимался ядовитый пар. Вдоль ряда ванн передвигались подвески с деталями, навешенными вручную. К концу XX в. удалось создать автоматизированные малоотходные цехи. Теперь покрытия на изделия-полуфабрикаты (ленту, проволоку, листы) наносят в установках с непрерывным движением изделий, а управляет процессом компьютер.
Каково же будущее гальванотехники? По мнению большинства экспертов, для современного производства, в частности радиотехнической и электронной промышленности, необходимы, прежде всего, покрытия с широким диапазоном заданных свойств. Они нужны для изготовления интегральных схем, компакт-дисков и т. д. В вычислительной технике требуются покрытия с заданными магнитными свойствами. А гальванопластику используют в рентгеновской технике, для изготовления деталей спутников и изделий особо точных размеров. Гальванотехнику всё больше связывают с развитием новейших и высоких технологий.

Newer Posts »