Joto la nyuklia la dunia. Hasara za Nishati ya Jotoardhi

Nishati hii ni ya vyanzo mbadala. Siku hizi, wanazidi kutaja uwezekano wa kupata rasilimali ambazo sayari inatupa. Tunaweza kusema kwamba tunaishi katika enzi ya mtindo kwa nishati mbadala. Suluhu nyingi za kiufundi, mipango, na nadharia zinaundwa katika eneo hili.

Iko ndani ya kina kirefu cha dunia na ina mali ya upyaji, kwa maneno mengine, haina mwisho. Rasilimali za zamani, kulingana na wanasayansi, zimeanza kuisha, mafuta, makaa ya mawe na gesi yatakauka.

Nesjavellir Geothermal Power Plant, Aisilandi

Kwa hiyo, tunaweza kujiandaa hatua kwa hatua kupitisha mbinu mpya mbadala za uzalishaji wa nishati. Chini ya ukoko wa dunia kuna msingi wenye nguvu. Joto lake linaanzia 3000 hadi 6000 digrii. Kusonga sahani za lithospheric anaonyesha nguvu zake kubwa. Inajidhihirisha kwa namna ya mlipuko wa volkeno ya magma. Uozo wa mionzi hutokea kwenye vilindi, wakati mwingine husababisha majanga hayo ya asili.

Kwa kawaida, magma hupasha joto uso bila kwenda zaidi yake. Hii hutengeneza giza au madimbwi ya maji yenye joto. Kwa hivyo unaweza kutumia michakato ya kimwili V kwa madhumuni sahihi kwa ubinadamu.

Aina za vyanzo vya nishati ya jotoardhi

Kawaida imegawanywa katika aina mbili: nishati ya hydrothermal na petrothermal. Ya kwanza huundwa kutokana na vyanzo vya joto, na aina ya pili ni tofauti ya joto juu ya uso na kina duniani. Kuelezea kwa maneno yako mwenyewe, chanzo cha hydrothermal kina mvuke na maji ya moto, wakati chanzo cha petrothermal kinafichwa chini ya ardhi.

Ramani ya uwezo wa kuendeleza nishati ya jotoardhi duniani

Kwa nishati ya petrothermal, ni muhimu kuchimba visima viwili, kujaza moja kwa maji, baada ya hapo mchakato wa mvuke utatokea, ambao utakuja juu ya uso. Kuna madarasa matatu ya maeneo ya jotoardhi:

Jotoardhi - iko karibu sahani za bara. Kiwango cha joto zaidi ya 80C/km. Kwa mfano, jumuiya ya Italia ya Larderello. Kuna kiwanda cha nguvu huko
Nusu ya joto - joto 40 - 80 C / km. Hizi ni vyanzo vya maji vya asili vinavyojumuisha miamba iliyogawanyika. Katika baadhi ya maeneo nchini Ufaransa, majengo yana joto kwa njia hii.
Kawaida - gradient chini ya 40 C / km. Uwakilishi wa maeneo kama haya ni ya kawaida

Wao ni chanzo bora kwa matumizi. Ziko kwenye mwamba kwa kina fulani. Wacha tuangalie uainishaji kwa undani zaidi:

Epithermal - joto kutoka 50 hadi 90 C
Mesothermal - 100 - 120 s
Hypothermal - zaidi ya 200 s

Aina hizi zinajumuisha nyimbo tofauti za kemikali. Kulingana na hilo, maji yanaweza kutumika kwa madhumuni mbalimbali. Kwa mfano, katika uzalishaji wa umeme, usambazaji wa joto (njia za joto), msingi wa malighafi.

Video: Nishati ya Jotoardhi

Mchakato wa kupokanzwa

Joto la maji ni digrii 50 -60, ambayo ni bora kwa kupokanzwa na usambazaji wa moto wa maeneo ya makazi. Haja ya mifumo ya joto inategemea eneo la kijiografia na hali ya hewa. Na watu wanahitaji maji ya moto kila wakati. Kwa mchakato huu, GTS (vituo vya joto vya jotoardhi) vinajengwa.

Ikiwa kwa ajili ya uzalishaji wa classic wa nishati ya joto nyumba ya boiler hutumiwa ambayo hutumia mafuta imara au gesi, basi katika uzalishaji huu chanzo cha geyser hutumiwa. Mchakato wa kiufundi ni rahisi sana, mawasiliano sawa, njia za joto na vifaa. Inatosha kuchimba kisima, kuitakasa kwa gesi, kisha kuituma na pampu kwenye chumba cha boiler, ambapo ratiba ya joto itahifadhiwa, na kisha itaingia kwenye bomba la joto.

Tofauti kuu ni kwamba hakuna haja ya kutumia boiler ya mafuta. Hii inapunguza kwa kiasi kikubwa gharama ya nishati ya joto. Katika majira ya baridi, wanachama hupokea joto na maji ya moto, na katika majira ya joto tu maji ya moto.

Uzalishaji wa nguvu

Chemchemi za maji moto na gia hutumika kama sehemu kuu katika utengenezaji wa umeme. Kwa kusudi hili, mipango kadhaa hutumiwa, na mimea maalum ya nguvu hujengwa. Kifaa cha GTS:

Tangi ya DHW
Pampu
Kitenganishi cha gesi
Kitenganishi cha mvuke
Inazalisha turbine
Capacitor
Kuongeza pampu
Tangi-baridi

Kama tunaweza kuona, kipengele kikuu cha mzunguko ni kibadilishaji cha mvuke. Hii inakuwezesha kupata mvuke iliyosafishwa, kwa kuwa ina asidi zinazoharibu vifaa vya turbine. Inawezekana kutumia mpango mchanganyiko katika mzunguko wa teknolojia, yaani, maji na mvuke vinahusika katika mchakato. Kioevu hupitia hatua nzima ya utakaso kutoka kwa gesi, kama vile mvuke.

Mzunguko wa chanzo cha binary

Sehemu ya kazi ni kioevu yenye kiwango cha chini cha kuchemsha. Maji ya joto pia yanahusika katika utengenezaji wa umeme na hutumika kama malighafi ya sekondari.

Kwa msaada wake, mvuke kutoka kwa chanzo cha chini cha kuchemsha huundwa. GTS yenye mzunguko huo wa uendeshaji inaweza kuwa automatiska kikamilifu na hauhitaji wafanyakazi wa matengenezo. Vituo vyenye nguvu zaidi vinatumia mzunguko wa mzunguko wa mbili. Aina hii ya mitambo inaruhusu kufikia uwezo wa 10 MW. Muundo wa mzunguko wa mara mbili:

Jenereta ya mvuke
Turbine
Capacitor
Ejector
Pampu ya kulisha
Mchumi
Evaporator

Matumizi ya vitendo

Akiba kubwa ya vyanzo ni mara nyingi zaidi ya matumizi ya kila mwaka ya nishati. Lakini ni sehemu ndogo tu inayotumiwa na wanadamu. Ujenzi wa vituo ulianza 1916. Kiwanda cha kwanza cha umeme wa mvuke chenye uwezo wa MW 7.5 kiliundwa nchini Italia. Sekta hii inaendelea kikamilifu katika nchi kama vile USA, Iceland, Japan, Ufilipino, na Italia.

Ugunduzi unaoendelea wa maeneo yanayowezekana na mbinu rahisi zaidi za uchimbaji unaendelea. Uwezo wa uzalishaji unakua mwaka hadi mwaka. Ikiwa tutazingatia kiashiria cha kiuchumi, basi gharama ya sekta hiyo ni sawa na mitambo ya nguvu ya makaa ya mawe. Iceland karibu inashughulikia hisa zake za makazi na chanzo cha GT. 80% ya nyumba hutumia joto maji ya moto kutoka kwa visima. Wataalamu kutoka Marekani wanadai kwamba kwa maendeleo sahihi, mitambo ya nishati ya jotoardhi inaweza kuzalisha mara 30 zaidi ya matumizi ya kila mwaka. Ikiwa tunazungumza juu ya uwezo, nchi 39 za ulimwengu zitaweza kujipatia umeme kikamilifu ikiwa zitatumia asilimia 100 ya ardhi ya chini ya ardhi.

Daktari wa Sayansi ya Ufundi KWENYE. Nachukia, profesa,
msomi Chuo cha Kirusi sayansi ya kiteknolojia, Moscow

Katika miongo ya hivi majuzi, ulimwengu umekuwa ukizingatia mwelekeo wa matumizi bora zaidi ya nishati ya joto kali la Dunia kwa lengo la kuchukua nafasi kwa sehemu. gesi asilia, mafuta, makaa ya mawe. Hii itawezekana sio tu katika maeneo yenye vigezo vya juu vya joto, lakini pia katika maeneo yoyote dunia wakati wa kuchimba visima vya sindano na uzalishaji na kuunda mifumo ya mzunguko kati yao.

Kuongezeka kwa nia ya vyanzo vya nishati mbadala ulimwenguni katika miongo ya hivi karibuni kunasababishwa na kupungua kwa akiba ya mafuta ya hidrokaboni na hitaji la kutatua idadi kadhaa. matatizo ya mazingira. Sababu za lengo (hifadhi za mafuta na urani, pamoja na mabadiliko katika mazingira yanayosababishwa na moto wa jadi na nishati ya nyuklia) zinaonyesha kuwa mpito kwa mbinu mpya na aina za uzalishaji wa nishati ni lazima.

Uchumi wa dunia kwa sasa unaelekea kwenye mpito kwa mchanganyiko wa kimantiki wa vyanzo vya nishati asilia na vipya. Joto la Dunia linachukua moja ya nafasi za kwanza kati yao.

Rasilimali nishati ya mvuke imegawanywa katika hydrogeological na petrogeothermal. Ya kwanza yao inawakilishwa na baridi (zinafanya 1% tu ya rasilimali za pamoja nishati ya mvuke) - maji ya ardhini, mchanganyiko wa mvuke na maji ya mvuke. Mwisho huwakilisha nishati ya jotoardhi iliyomo kwenye joto miamba Oh.

Teknolojia ya chemchemi (self-flow) inayotumiwa katika nchi yetu na nje ya nchi kwa uchimbaji wa mvuke ya asili na maji ya joto ni rahisi, lakini haifai. Kwa kiwango cha chini cha mtiririko wa visima vinavyotiririka, uzalishaji wao wa joto unaweza kurudisha gharama za kuchimba visima ikiwa tu kina cha hifadhi ya jotoardhi na joto la juu katika maeneo ya anomalies ya joto. Maisha ya huduma ya visima vile katika nchi nyingi haifiki hata miaka 10.

Wakati huo huo, uzoefu unathibitisha kuwa mbele ya hifadhi ya asili ya mvuke ya kina, ujenzi wa mtambo wa nguvu ya joto ni chaguo la faida zaidi kwa kutumia nishati ya joto. Uendeshaji wa mitambo hiyo ya nishati ya jotoardhi imeonyesha ushindani wao ikilinganishwa na aina nyingine za mitambo ya nguvu. Kwa hiyo, matumizi ya hifadhi ya maji ya joto na mvuke ya hydrothermal katika nchi yetu kwenye Peninsula ya Kamchatka na kwenye visiwa vya Kuril ridge, katika mikoa ya Kaskazini ya Caucasus, na pia iwezekanavyo katika maeneo mengine ni vyema na kwa wakati unaofaa. Lakini amana za mvuke ni chache; hifadhi yake inayojulikana na iliyotabiriwa ni ndogo. Amana nyingi zaidi za kawaida za maji ya nishati ya joto sio kila wakati ziko karibu vya kutosha kwa watumiaji - kitu cha usambazaji wa joto. Hii haijumuishi uwezekano wa matumizi yao ya ufanisi kwa kiwango kikubwa.

Mara nyingi, masuala ya kupambana na amana za chumvi yanaendelea kuwa shida ngumu. Utumiaji wa vyanzo vya jotoardhi, kwa kawaida vyenye madini, kama kipozezi husababisha kukua kwa maeneo ya visima vyenye oksidi ya chuma, kalsiamu kabonati na muundo wa silicate. Kwa kuongeza, matatizo ya mmomonyoko-kutu na amana za kiwango huathiri vibaya uendeshaji wa vifaa. Tatizo pia linakuwa utiririshaji wa maji taka yenye madini yenye uchafu wa sumu. Kwa hivyo, teknolojia rahisi zaidi ya chemchemi haiwezi kutumika kama msingi wa maendeleo makubwa ya rasilimali za jotoardhi.

Kulingana na makadirio ya awali ya eneo la Shirikisho la Urusi, hifadhi ya utabiri wa maji ya joto yenye joto la 40-250 ° C, chumvi ya 35-200 g / l na kina cha hadi 3000 m ni milioni 21-22. m3/siku, ambayo ni sawa na mwako wa tani milioni 30-40 za hidrokaboni. .T. katika mwaka.

Hifadhi ya utabiri wa mchanganyiko wa hewa ya mvuke na joto la 150-250 ° C kwenye Peninsula ya Kamchatka na Visiwa vya Kuril ni 500 elfu m3 / siku. na hifadhi ya maji ya joto yenye joto la 40-100 ° C - 150,000 m3 / siku.

Kipaumbele cha maendeleo kinachukuliwa kuwa hifadhi ya maji ya joto yenye kiwango cha mtiririko wa karibu milioni 8 m3 / siku, na chumvi ya hadi 10 g / l na joto zaidi ya 50 ° C.

Mengi thamani ya juu Kwa sekta ya nishati ya siku zijazo, kuna uchimbaji wa nishati ya joto, rasilimali za petrogeothermal isiyoweza kudumu. Nishati hii ya jotoardhi, iliyo katika miamba yenye joto kali, huchangia 99% ya jumla ya rasilimali za nishati ya joto chini ya ardhi. Kwa kina cha kilomita 4-6, massifs yenye joto la 300-400 ° C inaweza kupatikana tu karibu na vituo vya kati vya baadhi ya volkano, lakini miamba ya moto yenye joto la 100-150 ° C inasambazwa karibu kila mahali kwenye kina hiki. , na kwa joto la 180-200 ° C katika eneo kubwa la sehemu ya Urusi.

Kwa mabilioni ya miaka, nyuklia, mvuto na michakato mingine ndani ya Dunia imezalisha na inazalisha nishati ya joto. Baadhi yake hutolewa kwenye nafasi ya nje, na joto hukusanywa kwa kina kirefu, i.e. Maudhui ya joto ya awamu gumu, kioevu na gesi ya maada ya dunia inaitwa nishati ya jotoardhi.

Uzalishaji unaoendelea wa joto la ardhini hufidia hasara zake za nje, hutumika kama chanzo cha mkusanyiko wa nishati ya jotoardhi na huamua sehemu inayoweza kurejeshwa ya rasilimali zake. Uhamisho wa jumla wa joto kutoka chini ya uso hadi uso wa dunia mara tatu ya uwezo wa sasa wa mitambo ya nguvu duniani na inakadiriwa kuwa 30 TW.

Hata hivyo, ni wazi kwamba uboreshaji ni muhimu tu kwa rasilimali chache za asili, na uwezo wa jumla wa nishati ya jotoardhi hauwezi kuisha, kwani inapaswa kufafanuliwa kama jumla joto linalopatikana kwa Dunia.

Si bahati mbaya kwamba katika miongo ya hivi karibuni, ulimwengu umekuwa ukizingatia mwelekeo wa matumizi bora zaidi ya nishati ya joto kali la Dunia kwa lengo la kuchukua nafasi ya gesi asilia, mafuta na makaa ya mawe. Hii itawezekana sio tu katika maeneo yenye vigezo vya juu vya jotoardhi, lakini pia katika eneo lolote la ulimwengu wakati wa kuchimba sindano na visima vya uzalishaji na kuunda mifumo ya mzunguko kati yao.

Bila shaka, kwa conductivity ya chini ya mafuta ya miamba, kwa uendeshaji mzuri wa mifumo ya mzunguko ni muhimu kuwa na au kuunda uso wa kutosha wa kubadilishana joto katika eneo la uchimbaji wa joto. Uso kama huo unamilikiwa na tabaka za porous na maeneo ya upinzani wa fracture ya asili ambayo mara nyingi hupatikana kwa kina cha juu, upenyezaji ambao hufanya iwezekanavyo kupanga uchujaji wa kulazimishwa wa baridi na uchimbaji mzuri wa nishati kutoka kwa miamba, pamoja na uundaji wa bandia wa uso wa kina wa kubadilishana joto katika wingi wa vinyweleo vya upenyezaji mdogo kwa kutumia njia ya kupasuka kwa majimaji (tazama takwimu).

Hivi sasa, fracturing ya majimaji hutumiwa katika tasnia ya mafuta na gesi kama njia ya kuongeza upenyezaji wa muundo ili kuongeza urejeshaji wa mafuta wakati wa ukuzaji wa uwanja wa mafuta. Teknolojia ya kisasa inakuwezesha kuunda ufa mwembamba lakini mrefu, au mfupi lakini pana. Kuna mifano inayojulikana ya fracturing ya majimaji na nyufa hadi urefu wa kilomita 2-3.

Wazo la ndani la kuchimba rasilimali kuu za jotoardhi zilizomo kwenye miamba dhabiti lilionyeshwa nyuma mnamo 1914 na K.E. Tsiolkovsky, na mnamo 1920 mfumo wa mzunguko wa jotoardhi (GCS) kwenye molekuli ya moto ya granite ulielezewa na V.A. Obruchev.

Mnamo 1963, GCS ya kwanza iliundwa huko Paris ili kutoa joto kutoka kwa miamba ya porous kwa ajili ya kupokanzwa na hali ya hewa katika majengo ya Broadcasting Chaos complex. Mnamo 1985, tayari kulikuwa na GCS 64 zinazofanya kazi nchini Ufaransa na uwezo wa jumla wa mafuta wa 450 MW na akiba ya kila mwaka ya takriban tani elfu 150 za mafuta. Katika mwaka huo huo, GVC ya kwanza sawa iliundwa katika USSR katika Bonde la Khankala karibu na jiji la Grozny.

Mnamo mwaka wa 1977, chini ya mradi wa Maabara ya Kitaifa ya Los Alamos nchini Marekani, majaribio ya GVC na kupasuka kwa majimaji ya molekuli isiyopitisha maji ilianza kwenye tovuti ya Fenton Hill huko New Mexico. Kudungwa kwa njia ya kisima (sindano) baridi maji safi iliwashwa kwa sababu ya kubadilishana joto na misa ya mwamba (185 OS) kwenye ufa wima na eneo la 8000 m2, iliyoundwa na kupasuka kwa majimaji kwa kina cha kilomita 2.7. Kupitia kisima kingine (uzalishaji), pia kuvuka ufa huu, maji yenye joto kali yalikuja kwenye uso kwa namna ya ndege ya mvuke. Wakati wa kuzunguka kwenye kitanzi kilichofungwa chini ya shinikizo, joto la maji yenye joto juu ya uso lilifikia 160-180 ° C, na nguvu ya joto ya mfumo ilifikia 4-5 MW. Uvujaji wa kupozea kwenye wingi unaozunguka ulichangia takriban 1% ya jumla ya kiwango cha mtiririko. Mkusanyiko wa uchafu wa mitambo na kemikali (hadi 0.2 g / l) ulifanana na hali ya maji safi ya kunywa. Fracture ya hydraulic haikuhitaji msaada na ilihifadhiwa wazi na shinikizo la maji ya hydrostatic. Upitishaji wa bure unaoendelea ndani yake ulihakikisha ushiriki mzuri katika ubadilishanaji wa joto wa karibu uso mzima wa mto wa mwamba wa moto.

Uchimbaji wa nishati ya mafuta ya chini ya ardhi kutoka kwa miamba ya moto isiyoweza kupenyeza kulingana na njia za kuchimba visima kwa mwelekeo na fracturing ya majimaji iliyoendelezwa na kufanywa kwa muda mrefu katika sekta ya mafuta na gesi haikusababisha. shughuli ya seismic, au madhara mengine yoyote kwa mazingira.

Mnamo 1983, wanasayansi wa Kiingereza walirudia uzoefu wa Amerika kwa kuunda GCS ya majaribio na fracturing ya majimaji ya granites huko Carnwell. Kazi kama hiyo ilifanywa huko Ujerumani na Uswidi. Kuna zaidi ya miradi 224 ya kupokanzwa jotoardhi nchini Marekani. Inachukuliwa kuwa rasilimali za jotoardhi zinaweza kutoa mahitaji mengi ya siku za usoni ya Marekani kwa nishati ya joto kwa mahitaji yasiyo ya umeme. Huko Japan, uwezo wa mitambo ya nishati ya jotoardhi mnamo 2000 ulifikia takriban 50 GW.

Hivi sasa, utafiti na uchunguzi wa rasilimali za jotoardhi unafanywa katika nchi 65. Ulimwenguni, vituo vilivyo na uwezo wa jumla wa GW 10 vimeundwa kulingana na nishati ya jotoardhi. Umoja wa Mataifa unatoa usaidizi kamili kwa ajili ya maendeleo ya nishati ya jotoardhi.

Uzoefu uliopatikana katika nchi nyingi ulimwenguni katika matumizi ya vipozezi vya jotoardhi unaonyesha kuwa chini ya hali nzuri wana faida mara 2-5 zaidi kuliko mitambo ya mafuta na nyuklia. Hesabu zinaonyesha kuwa kisima kimoja cha jotoardhi kinaweza kuchukua nafasi ya tani elfu 158 za makaa ya mawe kwa mwaka.

Kwa hivyo, joto la Dunia labda ni rasilimali kubwa tu ya nishati mbadala, maendeleo ya busara ambayo yanaahidi kupunguza gharama ya nishati ikilinganishwa na nishati ya kisasa ya mafuta. Kwa uwezo sawa wa nishati isiyoweza kumalizika, mitambo ya jua na thermonuclear, kwa bahati mbaya, itakuwa ghali zaidi kuliko zilizopo za mafuta.

Licha ya historia ndefu sana ya kutumia joto la Dunia, leo teknolojia ya jotoardhi bado haijafikia maendeleo ya juu. Kuendeleza nishati ya joto duniani hupata matatizo makubwa wakati wa ujenzi visima virefu, ambayo ni chaneli ya kuleta kipozezi kwenye uso. Kwa sababu ya joto la juu chini (200-250 ° C), zana za jadi za kukata mwamba hazifai kufanya kazi katika hali kama hizi; mahitaji maalum yanawekwa juu ya uteuzi wa mabomba ya kuchimba visima na casing, slurries za saruji, teknolojia ya kuchimba visima, casing na kukamilika. ya visima. Vifaa vya kupimia vya ndani, viambatanisho vya uendeshaji na vifaa vya serial vinatolewa katika matoleo ambayo huruhusu halijoto isiyozidi 150-200 °C. Uchimbaji wa jadi wa kina wa mitambo ya visima wakati mwingine huchukua miaka na huhitaji gharama kubwa za kifedha. Katika mali zisizohamishika za uzalishaji, gharama ya visima huanzia 70 hadi 90%. Tatizo hili linaweza na linapaswa kutatuliwa tu kwa kuunda teknolojia inayoendelea kwa ajili ya kuendeleza sehemu kuu ya rasilimali za joto, i.e. kutoa nishati kutoka kwa miamba ya moto.

Kundi letu la wanasayansi na wataalamu wa Kirusi limekuwa likishughulika na shida ya kuchimba na kutumia nishati ya joto isiyoweza kuharibika, inayoweza kurejeshwa ya miamba ya moto ya Dunia kwenye eneo la Shirikisho la Urusi kwa miaka mingi. Kusudi la kazi ni kuunda, kwa msingi wa ndani, teknolojia ya juu njia za kiufundi kwa kupenya kwa kina ndani ya kina cha ukoko wa dunia. Hivi sasa, anuwai kadhaa za makusanyiko ya kuchimba visima (DS) zimetengenezwa, ambazo hazina analogi katika mazoezi ya ulimwengu.

Uendeshaji wa toleo la kwanza la BS unahusishwa na teknolojia ya sasa ya kuchimba visima vya jadi. Kasi ya kuchimba mawe ngumu ( msongamano wa wastani 2500-3300 kg/m3) hadi 30 m/h, kipenyo cha kisima 200-500 mm. Toleo la pili la BS huchimba visima katika hali ya uhuru na otomatiki. Uzinduzi huo unafanywa kutoka kwa jukwaa maalum la uzinduzi na kukubalika, ambalo harakati zake zinadhibitiwa. Mita elfu moja za BS kwenye mwamba mgumu zinaweza kufunikwa ndani ya masaa machache. Kipenyo cha kisima ni kutoka 500 hadi 1000 mm. Chaguzi za BS zinazoweza kutumika tena zina kubwa ufanisi wa kiuchumi na thamani kubwa inayowezekana. Kuanzishwa kwa BS katika uzalishaji kutafungua hatua mpya katika ujenzi wa visima na kutoa ufikiaji wa vyanzo visivyo na mwisho vya nishati ya joto ya Dunia.

Kwa mahitaji ya usambazaji wa joto, kina kinachohitajika cha visima kote nchini ni kati ya mita 3-4.5 elfu na haizidi mita elfu 5-6. Joto la kupoeza kwa makazi na usambazaji wa joto la jamii halizidi 150 ° C. Kwa vifaa vya viwanda joto, kama sheria, hauzidi 180-200 ° C.

Madhumuni ya kuunda GCS ni kutoa joto la mara kwa mara, linaloweza kupatikana, la bei nafuu kwa maeneo ya mbali, magumu kufikia na yasiyotengenezwa ya Shirikisho la Urusi. Muda wa operesheni ya GCS ni miaka 25-30 au zaidi. Muda wa malipo ya vituo (pamoja na teknolojia za hivi karibuni kuchimba visima) - miaka 3-4.

Uumbaji katika Shirikisho la Urusi katika miaka ijayo ya uwezo unaofaa kwa matumizi ya nishati ya joto kwa mahitaji yasiyo ya umeme itafanya iwezekanavyo kuchukua nafasi ya tani milioni 600 za mafuta sawa. Akiba inaweza kufikia hadi rubles trilioni 2.

Kufikia 2030, inawezekana kuunda uwezo wa nishati kuchukua nafasi ya nishati ya moto kwa hadi 30%, na ifikapo 2040, karibu kuondoa kabisa malighafi ya kikaboni kama mafuta kutoka. usawa wa nishati Shirikisho la Urusi.

Fasihi

1. Goncharov S.A. Thermodynamics. M.: MGTUim. N.E. Bauman, 2002. 440 p.

2. Dyadkin Yu.D. na wengine.Thermofizikia ya jotoardhi. St. Petersburg: Nauka, 1993. 255 p.

3. Msingi wa rasilimali ya madini tata ya mafuta na nishati ya Urusi. Hali na ubashiri / V.K. Branchugov, E.A. Gavrilov, V.S. Litvinenko na wengine. V.Z. Garipova, E.A. Kozlovsky. M. 2004. 548 p.

4. Novikov G.P. et al. Kuchimba visima juu maji ya joto. M.: Nedra, 1986. 229 p.

Kwa Urusi, nishati ya joto ya Dunia inaweza kuwa chanzo cha kudumu, cha kuaminika cha umeme wa bei nafuu na wa bei nafuu kwa kutumia teknolojia mpya ya juu, rafiki wa mazingira kwa uchimbaji wake na usambazaji kwa watumiaji. Hii ni kweli hasa siku hizi

Rasilimali chache za malighafi ya nishati ya kisukuku

Mahitaji ya malighafi ya nishati ya kikaboni ni kubwa katika nchi zilizoendelea na zinazoendelea (USA, Japan, nchi za umoja wa Ulaya, Uchina, India, n.k.). Wakati huo huo, rasilimali za hidrokaboni za nchi hizi hazitoshi au zimehifadhiwa, na nchi, kwa mfano Marekani, hununua malighafi ya nishati nje ya nchi au kuendeleza amana katika nchi nyingine.

Huko Urusi, moja ya nchi tajiri zaidi katika suala la rasilimali za nishati, mahitaji ya kiuchumi ya nishati hadi sasa yameridhika na uwezekano wa kutumia rasilimali asilia. Hata hivyo, uchimbaji wa malighafi ya hidrokaboni kutoka kwenye udongo ni mkubwa sana kwa mwendo wa haraka. Ikiwa katika miaka ya 1940-1960. maeneo makuu yanayozalisha mafuta yalikuwa "Baku ya Pili" katika mkoa wa Volga na Urals, basi, kutoka miaka ya 1970 hadi sasa, eneo kama hilo limekuwa. Siberia ya Magharibi. Lakini hapa, pia, kuna kupungua kwa kiasi kikubwa katika uzalishaji wa hidrokaboni za mafuta. Enzi ya gesi "kavu" ya Cenomanian inakuwa jambo la zamani. Hatua ya awali ya maendeleo makubwa ya uzalishaji wa gesi asilia imefikia mwisho. Ahueni yake kutoka kwa amana kubwa kama Medvezhye, Urengoyskoye na Yamburgskoye ilifikia 84, 65 na 50%, mtawaliwa. Mvuto maalum akiba ya mafuta inayofaa kwa maendeleo pia inapungua kwa wakati.

Kutokana na matumizi hai ya mafuta ya hidrokaboni, hifadhi ya mafuta na gesi asilia kwenye pwani imepungua kwa kiasi kikubwa. Sasa hifadhi zao kuu zimejilimbikizia rafu ya bara. Na ingawa msingi wa malighafi ya tasnia ya mafuta na gesi bado inatosha kwa uzalishaji wa mafuta na gesi nchini Urusi kiasi kinachohitajika, katika siku za usoni itahakikishwa kwa kiwango kinachoongezeka kupitia uendelezaji wa amana na hali ngumu ya madini na kijiolojia. Gharama ya uzalishaji wa hidrokaboni itaongezeka.

Rasilimali nyingi zisizoweza kurejeshwa zinazotolewa kutoka kwenye udongo wa chini hutumika kama mafuta ya mitambo ya kuzalisha umeme. Kwanza kabisa, hii ni , sehemu ambayo katika muundo wa mafuta ni 64%.

Katika Urusi, 70% ya umeme huzalishwa kwenye mitambo ya nguvu ya joto. Makampuni ya nishati nchi kila mwaka huchoma takriban tani milioni 500 za k.m. t) ili kuzalisha umeme na joto, wakati uzalishaji wa joto hutumia mafuta ya hidrokaboni mara 3-4 zaidi ya uzalishaji wa umeme.

Kiasi cha joto kilichopatikana kutokana na mwako wa kiasi hiki cha malighafi ya hidrokaboni ni sawa na matumizi ya mamia ya tani za mafuta ya nyuklia - tofauti ni kubwa. Hata hivyo nishati ya nyuklia inahitaji kuhakikisha usalama wa mazingira (ili kuzuia kurudiwa kwa Chernobyl) na kuilinda kutokana na vitendo vya kigaidi vinavyowezekana, pamoja na uondoaji salama na wa gharama kubwa wa vitengo vya mmea wa nyuklia vilivyopitwa na wakati na vilivyomaliza muda wake. Akiba ya urani inayoweza kurejeshwa ulimwenguni ni takriban tani milioni 3 laki 400. Katika kipindi chote kilichopita (hadi 2007), takriban tani milioni 2 zilichimbwa.

RES kama mustakabali wa nishati ya kimataifa

Kuongezeka kwa riba katika vyanzo mbadala vya nishati mbadala (RES) duniani katika miongo ya hivi karibuni husababishwa sio tu na kupungua kwa hifadhi ya mafuta ya hidrokaboni, lakini pia na haja ya kutatua matatizo ya mazingira. Sababu za lengo (hifadhi za mafuta na urani, pamoja na mabadiliko ya mazingira yanayohusiana na matumizi ya moto wa jadi na nishati ya nyuklia) na mwelekeo wa maendeleo ya nishati unaonyesha kuwa mpito kwa mbinu mpya na aina za uzalishaji wa nishati ni lazima. Tayari katika nusu ya kwanza ya karne ya 21. Kutakuwa na mpito kamili au karibu kamili kwa vyanzo vya nishati visivyo vya kawaida.

Mapema mafanikio yanafanywa katika mwelekeo huu, itakuwa na uchungu kidogo kwa jamii nzima na manufaa zaidi kwa nchi ambapo hatua za maamuzi zitachukuliwa katika mwelekeo huu.

Uchumi wa dunia sasa tayari umeweka mkondo wa mpito kwa mchanganyiko wa kimantiki wa vyanzo vya nishati asilia na vipya. Matumizi ya nishati ulimwenguni kufikia 2000 yalifikia zaidi ya tce bilioni 18. t., na matumizi ya nishati kufikia 2025 yanaweza kuongezeka hadi 30-38 bilioni tce. t., kulingana na utabiri, ifikapo 2050 matumizi katika kiwango cha tce bilioni 60 inawezekana. t) Mwelekeo wa tabia katika maendeleo ya uchumi wa dunia katika kipindi tunachotathminiwa ni kupungua kwa utaratibu kwa matumizi ya nishati ya kisukuku na ongezeko sambamba la matumizi ya mafuta yasiyo ya asili. rasilimali za nishati. Nishati ya joto ya Dunia inachukua moja ya nafasi za kwanza kati yao.

Hivi sasa, Wizara ya Nishati ya Shirikisho la Urusi imepitisha mpango wa maendeleo ya nishati isiyo ya jadi, pamoja na 30. miradi mikubwa matumizi ya vitengo vya pampu ya joto (HPU), kanuni ya uendeshaji ambayo inategemea matumizi ya nishati ya chini ya joto ya Dunia.

Nishati ya joto ya kiwango cha chini cha Dunia na pampu za joto

Vyanzo vya nishati ya chini ya uwezo wa joto ya Dunia ni mionzi ya jua Na mionzi ya joto joto ndani ya sayari yetu. Hivi sasa, matumizi ya nishati hiyo ni mojawapo ya maeneo yanayoendelea zaidi ya nishati kulingana na vyanzo vya nishati mbadala.

Joto la Dunia linaweza kutumika ndani aina mbalimbali majengo na miundo ya kupokanzwa, ugavi wa maji ya moto, hali ya hewa (baridi), na pia kwa njia za kupokanzwa wakati wa baridi, kuzuia icing, inapokanzwa mashamba katika viwanja vya wazi, nk Kwa Kiingereza. fasihi ya kiufundi mifumo inayotumia joto la Dunia katika mifumo ya joto na hali ya hewa imeteuliwa kama GHP - "pampu za joto la jotoardhi" (pampu za jotoardhi). Tabia za hali ya hewa nchi za Ulaya ya Kati na Kaskazini, ambayo, pamoja na Marekani na Kanada, ni maeneo makuu ya matumizi ya joto la chini kutoka kwa Dunia, huamua hili hasa kwa madhumuni ya joto; kupoza hewa hata ndani kipindi cha majira ya joto Inahitajika kwa nadra sana. Kwa hiyo, tofauti na Marekani, pampu za joto katika nchi za Ulaya zinafanya kazi hasa katika hali ya joto. Huko USA, hutumiwa mara nyingi zaidi katika mifumo ya kupokanzwa hewa pamoja na uingizaji hewa, ambayo inaruhusu inapokanzwa na baridi ya hewa ya nje. Katika nchi za Ulaya, pampu za joto hutumiwa kawaida katika mifumo ya kupokanzwa maji. Kwa kuwa ufanisi wao huongezeka kadiri tofauti ya joto kati ya evaporator na condenser inavyopungua, mifumo ya kupokanzwa chini ya sakafu mara nyingi hutumiwa kupasha joto majengo, ambamo kipozeo huzunguka kwa joto la chini (35-40 o C).

Aina za mifumo ya kutumia nishati ya joto yenye uwezo mdogo kutoka kwa Dunia

Kwa ujumla, aina mbili za mifumo ya kutumia nishati ya chini ya joto kutoka kwa Dunia inaweza kutofautishwa:

- Mifumo wazi: maji ya chini ya ardhi hutolewa moja kwa moja kwa pampu za joto hutumiwa kama chanzo cha nishati ya kiwango cha chini cha mafuta;

- mifumo iliyofungwa: kubadilishana joto ziko kwenye wingi wa udongo; wakati baridi iliyo na joto la chini linalohusiana na ardhi inazunguka kupitia kwao, nishati ya joto "huchaguliwa" kutoka ardhini na kuhamishiwa kwa evaporator ya pampu ya joto (au wakati wa kutumia baridi na joto la juu kuhusiana na ardhi, ni. kilichopozwa).

Minuses mifumo wazi ni kwamba visima vinahitaji matengenezo. Aidha, matumizi ya mifumo hiyo haiwezekani katika maeneo yote. Mahitaji kuu ya udongo na maji ya chini ya ardhi ni kama ifuatavyo.

- upenyezaji wa kutosha wa udongo, kuruhusu hifadhi ya maji kujazwa tena;

- nzuri muundo wa kemikali maji ya chini ya ardhi (kwa mfano maudhui ya chini ya chuma), kuepuka matatizo yanayohusiana na malezi ya amana kwenye kuta za mabomba na kutu.

Mifumo iliyofungwa ya kutumia nishati ya joto yenye uwezo mdogo kutoka kwa Dunia

Mifumo iliyofungwa inaweza kuwa ya usawa au ya wima (Mchoro 1).

Mchele. 1. Mpango wa usakinishaji wa pampu ya jotoardhi yenye: a – mlalo

na b - kubadilishana joto la ardhi la wima.

Mchanganyiko wa joto wa ardhini wa usawa

Katika nchi za Ulaya Magharibi na Kati, usawa wabadilishaji joto wa ardhi kwa kawaida ni mabomba tofauti yaliyowekwa kwa kiasi kikubwa na kuunganishwa kwa kila mmoja kwa mfululizo au sambamba (Mchoro 2).

Mchele. 2. Wabadilishaji wa joto wa ardhi wenye usawa na: a - serial na

b - uunganisho sambamba.

Ili kuokoa eneo ambalo joto huondolewa, aina zilizoboreshwa za kubadilishana joto zimeandaliwa, kwa mfano, mchanganyiko wa joto katika sura ya ond (Mchoro 3), iko kwa usawa au kwa wima. Aina hii ya kubadilishana joto ni ya kawaida nchini Marekani.

WAO. Kapitonov

Joto la nyuklia la dunia

Joto la dunia

Dunia ni mwili wenye joto kiasi na ni chanzo cha joto. Inapokanzwa hasa kutokana na mionzi ya jua ambayo inachukua. Lakini Dunia pia ina rasilimali yake ya joto inayolingana na joto inayopokea kutoka kwa Jua. Nishati hii ya kibinafsi ya Dunia inaaminika kuwa na asili ifuatayo. Dunia iliibuka kama miaka bilioni 4.5 iliyopita kufuatia kuumbwa kwa Jua kutoka kwa diski ya protoplanetary ya gesi na vumbi inayozunguka kuizunguka na kuibana. Katika hatua ya awali ya kuumbwa kwake, dutu ya dunia ilipashwa joto kutokana na mgandamizo wa polepole wa mvuto. Nishati iliyotolewa wakati miili ndogo ya cosmic ilianguka juu yake pia ilichukua jukumu kubwa katika usawa wa joto wa Dunia. Kwa hivyo, Dunia mchanga iliyeyushwa. Ikipoa, hatua kwa hatua ilifika katika hali yake ya sasa na uso dhabiti, ambao sehemu yake kubwa imefunikwa na bahari na bahari. maji ya bahari. Safu hii ngumu ya nje inaitwa ukoko wa dunia na kwa wastani kwenye maeneo ya nchi kavu unene wake ni kama kilomita 40, na chini maji ya bahari- 5-10 km. Safu ya kina ya Dunia, inayoitwa joho, pia lina jambo gumu. Inaenea hadi kina cha karibu kilomita 3000 na ina wingi wa dutu ya Dunia. Hatimaye, sehemu ya ndani kabisa ya Dunia ni yake msingi. Inajumuisha tabaka mbili - nje na ndani. Msingi wa nje hii ni safu ya chuma iliyoyeyuka na nikeli kwa joto la 4500-6500 K, 2000-2500 km nene. Msingi wa ndani yenye eneo la kilomita 1000-1500, ni aloi thabiti ya chuma-nikeli iliyochomwa hadi joto la 4000-5000 K na msongamano wa karibu 14 g/cm 3, ambayo iliibuka chini ya shinikizo kubwa (karibu milioni 4).
Mbali na joto la ndani la Dunia, ambalo lilirithi kutoka hatua ya kwanza ya moto ya malezi yake, na kiasi ambacho kinapaswa kupungua kwa wakati, kuna mwingine - wa muda mrefu, unaohusishwa na kuoza kwa mionzi ya nuclei kwa muda mrefu. nusu ya maisha - kimsingi 232 Th, 235 U , 238 U na 40 K. Nishati iliyotolewa katika uharibifu huu - wanahesabu karibu 99% ya nishati ya mionzi ya Dunia - mara kwa mara hujaza hifadhi ya joto ya Dunia. Viini hapo juu viko kwenye ukoko na vazi. Kuoza kwao husababisha joto la tabaka za nje na za ndani za Dunia.
Sehemu ya joto kubwa iliyomo ndani ya Dunia hutolewa kila mara kwenye uso wake, mara nyingi katika michakato mikubwa ya volkeno. Mtiririko wa joto kutoka kwa kina cha Dunia kupitia uso wake unajulikana. Ni (47±2)·10 12 Wati, ambayo ni sawa na joto linaloweza kuzalishwa na vinu elfu 50 vya nguvu za nyuklia (nguvu za wastani za mtambo mmoja wa nyuklia ni takriban Wati 10 9). Swali linatokea ikiwa yoyote jukumu muhimu nishati ya mionzi katika bajeti ya jumla ya mafuta ya Dunia na ikiwa inacheza, ni aina gani? Jibu la maswali haya lilibaki haijulikani kwa muda mrefu. Sasa kuna fursa za kujibu maswali haya. Jukumu muhimu hapa ni la neutrinos (antineutrinos), ambazo huzaliwa katika taratibu kuoza kwa mionzi viini vinavyounda dutu ya Dunia na vinavyoitwa geo-neutrino.

Geo-neutrino

Geo-neutrino ni jina la pamoja la neutrinos au antineutrinos, ambayo hutolewa kama matokeo ya kuoza kwa beta ya nuclei iliyo chini ya uso wa dunia. Ni wazi, kutokana na uwezo wao wa kupenya ambao haujawahi kushuhudiwa, kuwarekodi (na wao pekee) kwa vigunduzi vya neutrino vya msingi kunaweza kutoa maelezo mahususi kuhusu michakato ya kuoza kwa mionzi inayotokea ndani kabisa ya Dunia. Mfano wa uozo huo ni β - kuoza kwa kiini cha 228 Ra, ambayo ni zao la kuoza kwa α ya kiini cha 232 Th kilichoishi kwa muda mrefu (tazama jedwali):

Nusu ya maisha (T 1/2) ya kiini cha 228 Ra ni miaka 5.75, nishati iliyotolewa ni kuhusu 46 keV. Wigo wa nishati ya antineutrinos unaendelea na kikomo cha juu karibu na nishati iliyotolewa.
Kuoza kwa viini 232 Th, 235 U, 238 U ni minyororo ya kuoza mfululizo, na kutengeneza kile kinachoitwa. mfululizo wa mionzi. Katika minyororo hiyo, α-kuoza huingizwa na β--kuharibika, kwa kuwa wakati wa α-kuoza viini vya mwisho huhamishwa kutoka mstari wa β-utulivu hadi eneo la nuclei iliyojaa na neutroni. Baada ya mlolongo wa kuoza mfululizo, mwishoni mwa kila mfululizo, viini thabiti huundwa na idadi ya protoni na neutroni karibu na au sawa na nambari za uchawi (Z. = 82,N= 126). Viini vile vya mwisho ni isotopu thabiti za risasi au bismuth. Kwa hivyo, kuoza kwa T 1/2 huisha na kuundwa kwa kiini cha uchawi mara mbili 208 Pb, na kwenye njia ya 232 Th → 208 Pb sita α-kuoza hutokea, kuingilia kati na nne β - kuoza (katika 238 U → 206 Pb mnyororo kuna nane α- na sita β − - kuoza; katika 235 U → 207 Pb mnyororo kuna saba α- na nne β - kuoza). Kwa hivyo, wigo wa nishati ya antineutrinos kutoka kwa kila safu ya mionzi ni mwonekano wa ziada wa sehemu kutoka kwa uozo wa β - uliojumuishwa katika safu hii. Mtazamo wa antineutrinos zinazozalishwa katika kuoza kwa 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K zinaonyeshwa kwenye Mtini. 1. Kuoza kwa 40 K ni kuoza kwa β - moja (tazama jedwali). Antineutrino hufikia nishati yao ya juu zaidi (hadi 3.26 MeV) katika kuoza
214 Bi → 214 Po, ambayo ni kiungo katika mfululizo wa mionzi 238 U. Jumla ya nishati iliyotolewa wakati wa kifungu cha viungo vyote vya kuoza vya mfululizo wa 232 Th → 208 Pb ni sawa na 42.65 MeV. Kwa mfululizo wa mionzi 235 U na 238 U, nishati hizi ni 46.39 na 51.69 MeV, kwa mtiririko huo. Nishati iliyotolewa katika kuoza
40 K → 40 Ca, ni 1.31 MeV.

Sifa za cores 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K

Msingi	Shiriki katika % katika mchanganyiko isotopu	Idadi ya cores inahusiana Si viini	T 1/2 miaka bilioni
232 Th	100	0.0335	14.0
235U	0.7204	6.48·10 -5	0.704
238 U	99.2742	0.00893	4.47
40 K	0.0117	0.440	1.25

Makadirio ya flux ya geoneutrino, iliyofanywa kwa misingi ya kuoza kwa nuclei 232 Th, 235 U, 238 U, 40 K zilizomo katika suala la Dunia, inaongoza kwa thamani ya utaratibu wa 10 6 cm -2 sec -1. . Kwa kusajili hizi geo-neutrinos, inawezekana kupata taarifa kuhusu jukumu la joto la mionzi katika usawa wa jumla wa joto wa Dunia na kupima mawazo yetu kuhusu maudhui ya radioisotopu za muda mrefu katika muundo wa suala la dunia.

Mchele. 1. Nishati spectra ya antineutrinos kutoka kuoza nyuklia

232 Th, 235 U, 238 U, 40 K, iliyorekebishwa hadi kuoza moja kwa kiini kikuu

Mmenyuko hutumika kugundua antineutrino za elektroni

P → e + + n, (1)

ambayo chembe hii kweli iligunduliwa. Kizingiti cha majibu haya ni 1.8 MeV. Kwa hiyo, ni geo-neutrino pekee zinazozalishwa katika minyororo ya kuoza kuanzia 232 Th na 238 U nuclei zinaweza kusajiliwa katika majibu hapo juu. Sehemu ya mtambuka inayofaa kwa mwitikio unaojadiliwa ni ndogo sana: σ ≈ 10 -43 cm 2. Inafuata kwamba detector ya neutrino yenye kiasi nyeti cha 1 m 3 itasajili si zaidi ya matukio machache kwa mwaka. Kwa wazi, ili kuchunguza kwa uaminifu fluxes ya geo-neutrino, detectors za neutrino za kiasi kikubwa zinahitajika, ziko katika maabara ya chini ya ardhi kwa ulinzi wa juu kutoka kwa nyuma. Wazo la kutumia vigunduzi vilivyoundwa kusoma neutrino za jua na reactor kusajili geoneutrinos liliibuka mnamo 1998. Hivi sasa, kuna detectors mbili za neutrino za kiasi kikubwa ambazo hutumia scintillator kioevu na zinafaa kwa kutatua tatizo hili. Hivi ni vigunduzi vya neutrino kutoka kwa majaribio ya KamLAND (Japani,) na Borexino (Italia,). Hapo chini tunazingatia muundo wa kigunduzi cha Borexino na matokeo yaliyopatikana kwenye kigunduzi hiki kwa kusajili geo-neutrinos.

Kigunduzi cha Borexino na usajili wa geo-neutrino

Kichunguzi cha Borexino neutrino iko katikati mwa Italia katika maabara ya chini ya ardhi chini ya safu ya milima ya Gran Sasso, ambayo kilele cha mlima wake hufikia urefu wa kilomita 2.9 (Mchoro 2).

Mchele. 2. Mpangilio wa maabara ya neutrino chini ya safu ya milima ya Gran Sasso (Italia ya kati)

Borexino ni kigunduzi kikubwa kisicho na sehemu, kati amilifu ambazo ni
Tani 280 za scintillator ya kioevu ya kikaboni. Chombo cha nylon cha spherical na kipenyo cha 8.5 m kinajazwa nayo (Mchoro 3). Kisindio ni pseudocumene (C 9 H 12) chenye kiongezeo cha kubadilisha wigo cha PPO (1.5 g/l). Mwangaza kutoka kwenye scintillator hukusanywa na mirija ya 2212 ya inchi nane ya photomultiplier (PMTs) iliyowekwa kwenye tufe ya chuma cha pua (SSS).

Mchele. 3. Mchoro wa detector ya Borexino

Chombo cha nailoni chenye pseudocumene ni kigunduzi cha ndani ambacho kazi yake ni kusajili neutrinos (antineutrinos). Kigunduzi cha ndani kimezungukwa na kanda mbili za bafa ambazo hukilinda dhidi ya miale ya nje ya gamma na neutroni. Ukanda wa ndani umejazwa na kati isiyo na scintillating inayojumuisha tani 900 za pseudocumene na viongeza vya dimethyl phthalate ambavyo huzima scintillation. Eneo la nje liko juu ya SNS na ni detector ya maji ya Cherenkov iliyo na tani 2000 za maji ya ultrapure na hupunguza ishara kutoka kwa muons zinazoingia kwenye ufungaji kutoka nje. Kwa kila mwingiliano unaotokea kwenye detector ya ndani, nishati na wakati huamua. Urekebishaji wa detector kwa kutumia vyanzo mbalimbali vya mionzi ilifanya iwezekanavyo kuamua kwa usahihi kiwango chake cha nishati na kiwango cha kuzaliana kwa ishara ya mwanga.
Borexino ni detector ya usafi wa juu sana wa mionzi. Nyenzo zote zimechaguliwa kwa ukali, na scintillator imesafishwa ili kupunguza historia ya ndani. Kwa sababu ya usafi wake wa juu wa mionzi, Borexino ni kigunduzi bora cha kugundua antineutrinos.
Katika mmenyuko (1), positron inatoa ishara ya papo hapo, ambayo baada ya muda fulani inafuatiwa na kutekwa kwa nyutroni na kiini cha hidrojeni, ambayo husababisha kuonekana kwa γ-quantum na nishati ya 2.22 MeV, na kuunda ishara. kuchelewa kuhusiana na ya kwanza. Katika Boreksino, wakati wa kukamata neutroni ni karibu 260 μs. Ishara za papo hapo na zilizochelewa huunganishwa katika nafasi na wakati, kuruhusu utambuzi sahihi wa tukio lililosababishwa na e.
Kizingiti cha athari (1) ni 1.806 MeV na, kama inavyoweza kuonekana kutoka kwa Mtini. 1, geoneutrinos zote kutoka kwa kuoza kwa 40 K na 235 U ziko chini ya kiwango hiki, na ni sehemu tu ya geoneutrinos zinazozalishwa katika kuoza kwa 232 Th na 238 U zinaweza kusajiliwa.
Kigunduzi cha Borexino kiligundua kwa mara ya kwanza ishara kutoka kwa geoneutrinos mwaka wa 2010, na matokeo mapya yamechapishwa hivi majuzi kulingana na uchunguzi wa siku 2056 kati ya Desemba 2007 na Machi 2015. Hapa chini tunawasilisha data iliyopatikana na matokeo ya majadiliano yao, kulingana na makala.
Kama matokeo ya uchanganuzi wa data ya majaribio, watahiniwa 77 wa antineutrino ya elektroni walitambuliwa ambao walipitisha vigezo vyote vya uteuzi. Mandhari kutoka kwa matukio ya kuiga e ilikadiriwa kuwa . Kwa hivyo, uwiano wa mawimbi kwa usuli ulikuwa ≈100.
Chanzo kikuu cha mandharinyuma kilikuwa antineutrinos ya kiyeyo. Kwa Borexino, hali ilikuwa nzuri kabisa, kwani hakuna vinu vya nyuklia karibu na maabara ya Gran Sasso. Kwa kuongeza, antineutrino za reactor zina nguvu zaidi ikilinganishwa na geoneutrinos, ambayo ilifanya iwezekanavyo kutenganisha antineutrino hizi kutoka kwa positron kwa ukubwa wa ishara. Matokeo ya uchanganuzi wa michango ya geoneutrinos na antineutrino ya reactor kwa jumla ya idadi ya matukio yaliyosajiliwa kutoka e yameonyeshwa kwenye Mtini. 4. Idadi ya geo-neutrino zilizosajiliwa zilizotolewa na uchambuzi huu (katika Mchoro 4 zinalingana na eneo lenye giza) ni sawa na . Katika wigo wa geo-neutrino iliyotolewa kama matokeo ya uchanganuzi, vikundi viwili vinaonekana - chini ya nguvu, kali zaidi na yenye nguvu zaidi, chini ya makali. Waandishi wa utafiti ulioelezwa hushirikisha makundi haya na kuoza kwa thoriamu na uranium, kwa mtiririko huo.
Uchambuzi uliojadiliwa ulitumia uwiano wa wingi wa thoriamu na urani katika suala la Dunia
m(Th)/m(U) = 3.9 (katika jedwali thamani hii ni ≈3.8). Takwimu hii inaonyesha maudhui ya jamaa ya vipengele hivi vya kemikali katika chondrites, kundi la kawaida la meteorites (zaidi ya 90% ya meteorites iliyoanguka duniani ni ya kundi hili). Inaaminika kuwa muundo wa chondrites, isipokuwa gesi nyepesi (hidrojeni na heliamu), hurudia muundo wa mfumo wa jua na diski ya protoplanetary ambayo Dunia iliundwa.

Mchele. 4. Wigo wa pato la mwanga kutoka kwa positroni katika vitengo vya idadi ya photoelectrons kwa matukio ya mgombea wa antineutrino (pointi za majaribio). Eneo lenye kivuli ni mchango wa geo-neutrinos. Mstari thabiti ni mchango wa antineutrinos ya reactor.

Jamii ilipoendelea na kuimarika, ubinadamu ulianza kutafuta zaidi na zaidi na wakati huo huo njia za kiuchumi za kupata nishati. Kwa kusudi hili, vituo mbalimbali vinajengwa leo, lakini wakati huo huo, nishati iliyo ndani ya matumbo ya dunia hutumiwa sana. Je, ikoje? Hebu jaribu kufikiri.

Nishati ya jotoardhi

Tayari kutoka kwa jina ni wazi kwamba inawakilisha joto matumbo ya dunia. Chini ya ukoko wa dunia kuna safu ya magma, ambayo ni silicate ya kioevu ya moto inayoyeyuka. Kulingana na data ya utafiti, uwezo wa nishati ya joto hili ni kubwa zaidi kuliko nishati ya hifadhi ya gesi asilia duniani, pamoja na mafuta. Magma - lava - huja juu ya uso. Zaidi ya hayo, shughuli kubwa zaidi huzingatiwa katika tabaka hizo za dunia ambazo mipaka ya sahani za tectonic iko, na vile vile ambapo ukonde wa dunia una sifa ya wembamba. Nishati ya joto ya dunia hupatikana kama ifuatavyo: lava na rasilimali za maji za sayari hugusana, kwa sababu hiyo maji huanza kuwasha moto sana. Hii inasababisha mlipuko wa geyser, malezi ya kinachojulikana maziwa ya moto na mikondo ya chini ya maji. Hiyo ni, haswa matukio ya asili ambayo mali zao hutumiwa kikamilifu kama nishati.

Chemchemi za jotoardhi bandia

Nishati iliyomo kwenye matumbo ya dunia lazima itumike kwa busara. Kwa mfano, kuna wazo la kuunda boilers chini ya ardhi. Ili kufanya hivyo, unahitaji kuchimba visima viwili vya kina cha kutosha, ambacho kitaunganishwa chini. Hiyo ni, zinageuka kuwa nishati ya joto inaweza kupatikana karibu na kona yoyote ya ardhi viwandani: kupitia kisima kimoja, maji baridi yatapigwa ndani ya malezi, na kwa njia ya pili, maji ya moto au mvuke yatatolewa. Vyanzo vya Bandia joto litakuwa na faida na busara ikiwa joto linalosababisha hutoa nishati zaidi. Mvuke inaweza kutumwa kwa jenereta za turbine, ambazo zitazalisha umeme.

Bila shaka, joto lililoondolewa ni sehemu tu ya kile kinachopatikana katika hifadhi ya jumla. Lakini ikumbukwe kwamba joto la kina litajazwa mara kwa mara kwa sababu ya michakato ya ukandamizaji wa miamba na stratification ya udongo wa chini. Kama wataalam wanasema, ukoko wa dunia hukusanya joto, ambalo jumla yake ni mara 5000 zaidi ya thamani ya kalori ya udongo wote wa chini wa dunia kwa ujumla. Inatokea kwamba wakati wa uendeshaji wa vituo vya joto vilivyotengenezwa kwa bandia vinaweza kuwa na ukomo.

Makala ya vyanzo

Vyanzo vinavyowezesha kupata nishati ya jotoardhi ni vigumu sana kutumia kikamilifu. Zinapatikana katika nchi zaidi ya 60 ulimwenguni kote, na idadi kubwa zaidi ya volkano za ardhini kwenye eneo la pete ya moto ya volkano ya Pasifiki. Lakini katika mazoezi zinageuka kuwa vyanzo vya joto katika mikoa tofauti ya ulimwengu ni tofauti kabisa katika mali zao, ambayo ni. wastani wa joto, madini, utungaji wa gesi, asidi na kadhalika.

Giza ni vyanzo vya nishati Duniani, upekee wake ni kwamba hutapika maji yanayochemka kwa vipindi fulani. Baada ya mlipuko kutokea, bwawa huwa halina maji; chini yake unaweza kuona mkondo unaoingia ndani kabisa ya ardhi. Geyser kama vyanzo vya nishati hutumiwa katika mikoa kama Kamchatka, Iceland, New Zealand na Marekani Kaskazini, na gia moja zinapatikana katika maeneo mengine.

Nishati inatoka wapi?

Magma isiyopozwa iko karibu sana na uso wa dunia. Gesi na mvuke hutolewa kutoka humo, ambayo huinuka na kupita kwenye nyufa. Kuchanganya na maji ya chini ya ardhi, husababisha joto na wao wenyewe hugeuka kuwa maji ya moto ambayo vitu vingi hupasuka. Maji hayo hutolewa kwenye uso wa dunia kwa namna ya vyanzo mbalimbali vya joto: chemchemi za moto, chemchemi za madini, gia, na kadhalika. Kulingana na wanasayansi, matumbo ya moto ya dunia ni mapango au vyumba vilivyounganishwa na vifungu, nyufa na njia. Wanajazwa tu na maji ya chini ya ardhi, na karibu nao kuna mifuko ya magma. Hivi ndivyo inavyoundwa kwa asili nishati ya joto ardhi.

Uwanja wa umeme wa dunia

Kuna chanzo kingine mbadala cha nishati asilia, ambacho kinaweza kutumika tena, ni rafiki wa mazingira, na ni rahisi kutumia. Kweli, chanzo hiki bado kinasomwa tu na haitumiwi katika mazoezi. Kwa hiyo, nishati inayowezekana Dunia iko kwenye uwanja wake wa umeme. Nishati inaweza kupatikana kwa njia hii kwa kusoma sheria za msingi za umemetuamo na vipengele uwanja wa umeme Dunia. Kwa asili, sayari yetu, kutoka kwa mtazamo wa umeme, ni capacitor ya spherical iliyoshtakiwa hadi volts 300,000. Nyanja yake ya ndani ina malipo hasi, na moja ya nje - ionosphere - ni chanya. ni kizio. Kupitia hiyo kuna mtiririko wa mara kwa mara wa mikondo ya ionic na convective, ambayo hufikia nguvu ya maelfu mengi ya amperes. Hata hivyo, tofauti ya uwezo kati ya sahani haipunguzi.

Hii inaonyesha kuwa kwa asili kuna jenereta, jukumu ambalo ni kujaza mara kwa mara uvujaji wa malipo kutoka kwa sahani za capacitor. Jukumu la jenereta kama hiyo ni uwanja wa sumaku wa Dunia, unaozunguka pamoja na sayari yetu katika mtiririko upepo wa jua. Nishati ya uwanja wa sumaku wa Dunia inaweza kupatikana kwa usahihi kwa kuunganisha mtumiaji wa nishati kwenye jenereta hii. Ili kufanya hivyo, unahitaji kufunga msingi wa kuaminika.

Vyanzo vinavyoweza kurejeshwa

Kadiri idadi ya watu katika sayari yetu inavyoongezeka kwa kasi, tunahitaji nishati zaidi na zaidi ili kuwawezesha watu wetu. Nishati iliyomo kwenye matumbo ya dunia inaweza kuwa tofauti sana. Kwa mfano, kuna vyanzo mbadala: nishati ya upepo, jua na maji. Wao ni rafiki wa mazingira, na kwa hiyo wanaweza kutumika bila hofu ya kuharibu mazingira.

Nishati ya maji

Njia hii imetumika kwa karne nyingi. Imejengwa leo kiasi kikubwa mabwawa na mabwawa ambayo maji hutumika kuzalisha nishati ya umeme. Kiini cha uendeshaji wa utaratibu huu ni rahisi: chini ya ushawishi wa mtiririko wa mto, magurudumu ya turbines yanazunguka, na ipasavyo, nishati ya maji inabadilishwa kuwa umeme.

Leo kuna idadi kubwa ya mitambo ya umeme wa maji ambayo hubadilisha nishati ya mtiririko wa maji ndani ya umeme. Upekee wa njia hii ni kwamba zinafanywa upya, na, ipasavyo, miundo kama hiyo ina gharama ya chini. Ndiyo maana, licha ya ukweli kwamba ujenzi wa vituo vya umeme vya maji huchukua muda mrefu sana, na mchakato yenyewe ni wa gharama kubwa sana, miundo hii bado ina faida kubwa juu ya viwanda vinavyotumia umeme.

Nishati ya jua: kisasa na kuahidi

Nishati ya jua hupatikana kwa kutumia paneli za jua, hata hivyo, teknolojia za kisasa zinaruhusu matumizi ya mbinu mpya kwa hili. Mfumo mkubwa zaidi ulimwenguni umejengwa katika jangwa la California. Inatoa nishati kikamilifu kwa nyumba 2,000. Ubunifu hufanya kazi kama ifuatavyo: vioo vinaonyesha miale ya jua, ambayo hutumwa kwenye boiler ya maji ya kati. Inachemsha na kugeuka kuwa mvuke, ambayo huzunguka turbine. Ni, kwa upande wake, imeunganishwa na jenereta ya umeme. Upepo pia unaweza kutumika kama nishati ambayo Dunia inatupa. Upepo hupandisha tanga na kugeuza vinu. Na sasa, kwa msaada wake, unaweza kuunda vifaa ambavyo vitazalisha nishati ya umeme. Kwa kuzungusha vile vya windmill, huendesha shimoni la turbine, ambalo kwa upande wake linaunganishwa na jenereta ya umeme.

Nishati ya ndani ya Dunia

Ilionekana kama matokeo ya michakato kadhaa, kuu ikiwa ni kuongezeka na mionzi. Kulingana na wanasayansi, malezi ya Dunia na misa yake ilitokea zaidi ya miaka milioni kadhaa, na hii ilitokea kwa sababu ya malezi ya sayari. Walishikamana, na ipasavyo, umati wa Dunia ukawa zaidi na zaidi. Baada ya sayari yetu kuanza kuwa na misa yake ya kisasa, lakini bado ilikuwa haina angahewa, miili ya meteoroid na asteroid ilianguka bila kuzuiliwa juu yake. Utaratibu huu unaitwa kwa usahihi kuongezeka, na ulisababisha kutolewa kwa nishati muhimu ya mvuto. Na kadiri miili iliyoigonga sayari inavyokuwa kubwa, ndivyo kiasi cha nishati iliyomo kwenye matumbo ya Dunia inavyoongezeka.

Tofauti hii ya mvuto ilisababisha ukweli kwamba vitu vilianza kugawanyika: vitu vizito zilizama tu, na zile nyepesi na tete zikaelea juu. Utofautishaji pia uliathiri kutolewa kwa ziada kwa nishati ya uvutano.

Nishati ya Atomiki

Kutumia nishati ya dunia kunaweza kutokea kwa njia tofauti. Kwa mfano, kwa njia ya ujenzi wa mitambo ya nyuklia, wakati nishati ya joto hutolewa kutokana na kuoza kwa chembe ndogo zaidi za suala la atomiki. Mafuta kuu ni urani, ambayo hupatikana katika ukoko wa dunia. Wengi wanaamini kwamba njia hii ya kuzalisha nishati ni ya kuahidi zaidi, lakini matumizi yake yanahusishwa na matatizo kadhaa. Kwanza, urani hutoa mionzi inayoua viumbe vyote vilivyo hai. Zaidi ya hayo, ikiwa dutu hii itaingia kwenye udongo au anga, maafa halisi ya mwanadamu yatatokea. Matokeo ya kusikitisha ya ajali hiyo Kiwanda cha nguvu cha nyuklia cha Chernobyl tunapitia hadi leo. Hatari iko katika ukweli kwamba taka za mionzi zinaweza kutishia viumbe vyote kwa muda mrefu sana, kwa milenia.

Wakati mpya - mawazo mapya

Bila shaka, watu hawaishii hapo, na kila mwaka majaribio zaidi na zaidi yanafanywa kutafuta njia mpya za kupata nishati. Ikiwa nishati ya joto ya dunia inapatikana kwa urahisi kabisa, basi njia zingine sio rahisi sana. Kwa mfano, inawezekana kabisa kutumia gesi ya kibaolojia, ambayo hupatikana kwa taka zinazooza, kama chanzo cha nishati. Inaweza kutumika kwa kupokanzwa nyumba na kupokanzwa maji.

Kwa kuongezeka, zinajengwa wakati mabwawa na turbine zimewekwa kwenye midomo ya hifadhi, ambazo zinaendeshwa na kupungua na mtiririko wa mawimbi, kwa mtiririko huo, kuzalisha umeme.

Kwa kuchoma takataka tunapata nishati

Njia nyingine, ambayo tayari inatumika nchini Japan, ni uundaji wa mitambo ya kuteketeza taka. Leo zimejengwa huko Uingereza, Italia, Denmark, Ujerumani, Ufaransa, Uholanzi na USA, lakini huko Japan tu biashara hizi zilianza kutumiwa sio tu kwa madhumuni yao yaliyokusudiwa, bali pia kuzalisha umeme. Viwanda vya ndani huchoma 2/3 ya taka zote, na viwanda vina vifaa vya turbine za mvuke. Ipasavyo, wanatoa joto na umeme kwa maeneo ya karibu. Kwa kuongezea, kwa suala la gharama, kujenga biashara kama hiyo ni faida zaidi kuliko kujenga kiwanda cha nguvu cha mafuta.

Matarajio ya kutumia joto la Dunia ambapo volkano zimejilimbikizia inaonekana ya kuvutia zaidi. Katika kesi hii, hakutakuwa na haja ya kuchimba Dunia kwa undani sana, kwa kuwa tayari kwa kina cha mita 300-500 joto litakuwa angalau mara mbili ya kiwango cha kuchemsha cha maji.

Pia kuna njia ya kuzalisha umeme kama Hydrojeni - rahisi na rahisi zaidi kipengele cha kemikali- inaweza kuchukuliwa kuwa mafuta bora, kwa sababu iko ambapo kuna maji. Ukichoma hidrojeni, unaweza kupata maji, ambayo hutengana na oksijeni na hidrojeni. Moto wa hidrojeni yenyewe hauna madhara, yaani, hautasababisha madhara kwa mazingira. Upekee wa kipengele hiki ni kwamba ina thamani ya juu ya kalori.

Nini kinafuata?

Bila shaka, nishati ya shamba la sumaku la Dunia au ile inayopatikana kwenye mitambo ya nyuklia haiwezi kukidhi kikamilifu mahitaji yote ya ubinadamu, ambayo yanaongezeka kila mwaka. Hata hivyo, wataalam wanasema kwamba hakuna sababu ya kuwa na wasiwasi, kwa kuwa rasilimali za mafuta za sayari bado zinatosha. Zaidi ya hayo, vyanzo vipya zaidi na zaidi, rafiki wa mazingira na vinavyoweza kufanywa upya, vinatumiwa.

Tatizo la uchafuzi wa mazingira bado, na linakua kwa kasi sana. Kiasi uzalishaji wa madhara huenda mbali na kiwango, ipasavyo, hewa tunayopumua ni hatari, maji yana uchafu hatari, na udongo hupungua polepole. Ndio maana ni muhimu sana kusoma mara moja jambo kama nishati kwenye matumbo ya Dunia ili kutafuta njia za kupunguza hitaji la mafuta ya kisukuku na kutumia kikamilifu vyanzo vya nishati visivyo vya jadi.