Текст книги "Юный техник, 2004 № 08"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

КУРЬЕР «ЮТ»
Энергетики будущего

«Энергия будущего» – так назывался Всероссийский конкурс научно-образовательных проектов, проведенный Детской ядерной академией (есть у нас, оказывается, и такая), при непосредственном участии Федерального агентства по атомной энергии и ОАО «Техснабэкспорт». На заключительном этапе конкурса присутствовал и наш специальный корреспондент Сергей ПЕТРАКОВ.

Действительно ли ядерная энергетика столь безопасна, как утверждают специалисты? Какова на самом деле экологическая обстановка вокруг атомных электростанций? Может ли ядерный взрыв быть мирным?

На эти и многие другие вопросы современности попытались ответить в своих работах участники конкурса из самых различных уголков нашей страны. Больше всего среди них оказалось жителей атомградов – населенных пунктов при работающих АЭС или где недалеко от жилья имеются исследовательские ядерные реакторы. Жители Москвы, Обнинска, Балаково, Соснового Бора, Заозерска, Полярных Зорей, Северска и некоторых других населенных пунктов, которые еще недавно имели статус закрытых городов, рассказали о том, как в них живут люди и чем занимаются.

По словам ответственного секретаря академии Э.Ю. Щепетильникова, всего на конкурс было представлено свыше сотни докладов и научных сообщений. До заключительного этапа дошли лишь 22 работы в пяти номинациях. Их авторы попытались разобраться в глобальных экологических проблемах и безопасности ядерной энергетики, осветили последние достижения ядерной науки, техники и технологии, провели сравнения различных источников энергии по их экономическим и прочим показателям и даже занимались гуманитарными проблемами ядерной цивилизации.

Рассказать более-менее подробно сразу обо всех работах – получится довольно толстая книга. Потому упомянем лишь самые интересные.

Виталий Ситник из г. Волгодонска заинтересовался проблемой мирных атомных взрывов. Была, оказывается, страница в истории нашей страны, когда такие взрывы пытались приспособить для нужд народного хозяйства. Сам Виталий прочитал об этом в газетной заметке. Но когда попытался разузнать что-либо подробнее, выяснилось, что в библиотеках города нет ни одной работы на эту тему. Тогда Виталий через знакомых сумел отыскать человека, некогда причастного к этим работам. Г.Е. Егоров не только рассказал юному исследователю некоторые подробности работ, не упоминавшиеся в печати, но и посоветовал обратиться в Федеральный ядерный центр в Сарове, к академику С.А. Новикову, бывшему когда-то научным руководителем этого направления атомной отрасли.

А.Ю. Румянцевсреди участников конкурса.

Старшеклассник написал в Саров, объяснил суть дела, и представьте себе – получил ответ. Академик не только написал Виталию письмо, но и приложил к нему ксерокопии некоторых своих работ. Так Виталий получил представление о том, как с помощью ядерных взрывов были созданы котлован для озера близ Семипалатинского полигона и подземное хранилище для газа вблизи г. Енакиево, как был потушен мощнейший пожар на газовом месторождении в Узбекистане…

По мнению Виталия, осуществление этих проектов показало перспективность применения атомного взрыва для сравнивания гор при прокладке железнодорожных магистралей и автодорог, создания удобной бухты для судов на Камчатке.

Но многие из участников конкурса с ним не согласились. Они утверждали, что сиюминутные выгоды могут обернуться огромными потерями для экологии в будущем.

Радиационная обстановка в районах АЭС беспокоит ребят. Так, Татьяна Пьянова оценила в своем докладе «влияние электростанций на экологическую обстановку в Ростовской области», Анастасию Каменщикову заинтересовал вопрос, как влияют ГЭС и АЭС на жизнедеятельность разных пород рыб, Анастасия Елина оценила тепловое воздействие объектов ядерной энергетики на природу в окрестностях Калининской АЭС.

Как выполняются подобные исследования, рассказала Елена Рыкова из г. Заозерска Мурманской области. И родителей и самих школьников давно интересовала радиологическая обстановка в городе и, в частности, на школьной территории. Городская администрация дала стандартный ответ: беспокоиться не о чем. Но так ли это на самом деле?

О своей работе рассказывает В. Ситник.

Елена раздобыла радиометр, который используют в своих экспедициях геологи, и за несколько дней скрупулезно обошла все закоулки школьного двора и самого помещения школы. А потом написала отчет.

Еще дальше в буквальном смысле этого слова пошли жители Обнинска Юрий Гузар и Дмитрий Цевин. Они изучили с дозиметром в руках окрестности городов Малоярославец, Боровск и Обнинск, отыскивая на полях следы радиоактивного облака, некогда залетевшего на пахотные земли из Чернобыля. Собранный материал оказался настолько ценен, что авторам исследования позволили использовать его в качестве дипломных работ в местном техникуме. Так что теперь техники-дозиметристы Гузар и Цевин приступают к своей работе с полным осознанием обстановки в окружающих регионах. К слову, опять-таки она оказалась не вызывающей особого беспокойства.

Тем не менее, аналогичные причины – беспокойство за здоровье окружающих – заставили Евгения Ганичева внимательнейшим образом провести радиоэкологический мониторинг в районе г. Полярные Зори, где он живет, а Антона Требунского – оценить аварийность в техносфере, пути снижения риска и преодоления последствий аварий на объектах атомной промышленности на примере Балаковской АЭС. И хотя оба автора пришли в своих исследованиях к заключению, что на местных АЭС в достаточной мере соблюдаются меры безопасности, беспокойство витало в аудитории.

Это же отметил в разговоре со мной и председатель жюри одной из секций конкурса, главный научный специалист РНЦ «Курчатовский институт», доктор физико-математических наук Ю.В. Сивинцев. «Современное общество явно поражено радиофобией, – отметил он. – В связи с этим очень многие преувеличивают опасность и самой возможности радиоактивного заражения при работе и авариях на АЭС, и ее последствий. Вот лишь один пример: широко распространено мнение, будто последствия бомбардировки Хиросимы и Нагасаки сказались на генетике последующих поколений жителей этих японских городов. Однако могу заявить со всей ответственностью: научные исследования таких выводов не подтверждают. Человеческий организм имеет достаточно механизмов защиты своего генофонда от подобных поражений…»

Во многом преувеличены, по его словам, и последствия Чернобыля. Тем не менее, профессор Сивинцев полагает, что наибольшей ценностью среди представленных на конкурс работ имеют те, которые имеют конкретно-прикладной характер. «Люди собственными руками проводят те или иные измерения, исследования и получают возможность сделать то или иное заключение».

Заключение это, кстати, в общих чертах выглядело таким. Да, на сегодняшний день в ряде случаев атомная энергия имеет преимущества по сравнению с другими источниками. Скажем, использование ее в районах Крайнего Севера, в тех местах, где нет гидроэлектростанций, экономически выгодней и экологически целесообразней, чем нынешние теплоэлектроцентрали, работающие на мазуте и газе.

Однако не стоит забывать и о том, что решены далеко не все проблемы атомной энергетики. Первоначально эта отрасль науки и техники создавалась исключительно для военных целей, и последствия такого подхода чувствуются по сей день. Например, до сих пор не решена проблема кардинального обеззараживания загрязненных радиацией территорий. Неизвестно также, что делать с отработанным ядерным горючим, как и где хранить, перерабатывать радиоактивные отходы. XXI век добавил ко всем хлопотам еще и проблему терроризма…

Потому, наверное, с таким интересом следили участники конкурса за демонстрацией оборудования, которое представили наши старые знакомые из 444-й московской школы (см. «ЮТ» № 4 за 2002 г.). Анатолий Аверкин, Никита Кузнецов и Петр Лыков рассказали об альтернативных источниках энергии, показав на ряде примеров, как оптимально использовать солнечные батареи в быту.

Скажем, ребятами создано устройство подзарядки аккумуляторов на основе гибкой солнечной панели. Повесил человек такую панель себе на рюкзак и – в поход. И за день, пока он движется по маршруту, это устройство обеспечит его энергий на вечер, а то и ночь. От заряженного аккумулятора будет работать электрическое освещение в палатке, а радиоприемник передаст последние известия…

Тем не менее, ребята отчетливо сознают, что альтернативная энергетика не случайно занимает столь скромное место (не более 2–3 процентов) в энергетическом балансе человечества. «Слишком мало мы пока занимаемся этой проблемой. А потому и нет пока установок и систем, способных конкурировать с агрегатами традиционной энергетики, – рассуждают они. – И кто сказал, что солнце, ветер, энергия приливов и тепло земных недр – это все, что может дать нам природа? Ведь растения преобразуют энергию куда эффективней, чем самые лучшие энергетические установки, созданные людьми. Так что есть еще над чем поработать…»

Это подтвердил в своем обращении к участникам конкурса руководитель Федерального Агентства по атомной энергии А.Ю. Румянцев. «Рождение атомной отрасли пришлось на середину прошлого, XX века, – сказал он. – Ее создали великие ученые, патриоты нашей страны, в сложных условиях того времени. Какой будет энергетика XXI века? Это во многом зависит от вас, представители нового поколения».

По итогам конкурса первые места в разных номинациях получили:

Ольга Савина из г. Удомля – за «Экологический паспорт детского садика «Кораблик», расположенного в 30-километровой зоне Калининской АЭС»;

Елена Рыкова из г. Заозерска – за выявление радиационной обстановки на школьной территории;

Виталий Ситник из г. Волгодонска – за подробное освещение истории использования атомных взрывов в мирных целях;

Максим Чернышев , Наталья Морданова , Ксения Кулик и Асылбек Гулим из г. Алматы – за исследования общественного мнения Казахстана по вопросам использования атомной энергии.

Поздравляем победителей!

НАШ ДОМ
«Бурда Моден» в гостях у «Юного техника»

У нас в гостях в очередной раз широко известный и очень популярный журнал «Бурда моден». Адресован он тем, у кого есть искорка творческого начала, кто любит придумывать что-то необычное и воплощать задуманное в жизнь. Надеемся, что и на этот раз небольшая подборка по материалам журнала поможет вам провести последний месяц летних каникул ярче.

ПРИЕМ В ЛЕТНЕЙ РЕЗИДЕНЦИИ СНЕЖНОЙ КОРОЛЕВЫ

В жару как никогда приятны прохладные и аппетитные блюда, только что вынутые из холодильника. Вот мы и решили предложить вашему вниманию несколько фирменных фруктовых лакомств, приготовленных по рецептам самой Снежной Королевы. Это не только вкусно, но и потрясающе красиво.

Ледяное цветочное кольцо. Внутри – экзотический салат из манго, киви, бананов, персиков. Для самого ледяного кольца, обрамляющего этот фруктовый салат, потребуется две вазы одинаковой формы, но разных размеров. Большую плоскую вазу наполните до половины холодной питьевой водой.

От живых цветов – гвоздик, анютиных глазок, пассифлоры, розы отрежьте стебли и листья. Положите цветки в вазу и поместите в морозильную камеру на 1–2 часа, не забыв подложить под вазу плоскую подложку. Когда вода по краям замерзнет, осторожно поместите в центр вазы другую, меньшего размера. Между краями ваз насыпьте еще немного живых цветов. Дайте воде полностью замерзнуть. Затем выньте из холодильника. Маленькую вазу вытащите из большой, последнюю же положите вверх дном и аккуратно извлеките изо льда. Ледяное кольцо заверните в алюминиевую фольгу и – снова в морозильник.

Из фруктов приготовьте салат, залейте смесь медом, сверху посыпьте тертым грецким орехом. Перед приходом гостей ледяное кольцо положите на прозрачное стеклянное блюдо, а внутрь поместите приготовленный салат.

РОЗЫ НА СНЕГУ

Розами можно не только любоваться. Для этого изысканного лакомства, придуманного еще во времена Александра Македонского, понадобятся небольшие по размеру цветы. Слегка взбейте яичный белок и широкой кисточкой покройте им розы. Сверху посыпьте мелким сахарным песком. Положите цветы на покрытую бумагой для выпечки решетку и поставьте на сквозняк. Через 2 часа застывший белок с сахаром превратит розу в хрустящее лакомство. Положите белый пломбир на большое блюдо, а сверху уложите съедобные розы.

В бокалах – вкуснейший мусс из персиков и йогурта. Вам понадобятся 8 персиков, 4 яичных желтка, 100 г йогурта, 50 г сахара, сок одного лимона и 10 г сливочного масла.

Очистите 6 персиков, удалите косточки, разрежьте на 4 части. Поместите на слабый огонь в кастрюльке с соком лимона, разведенным 0,05 л воды, на 15 минут. Охладите персики и взбейте миксером. Оставшиеся персики нарежьте ломтиками и слегка обжарьте в течение 3 минут, затем охладите. Взбейте желтки с сахаром до получения пышной пены, добавьте в нее 0,1 л воды, поместите в водяную баню и терпеливо взбивайте веничком, пока объем массы не увеличится вдвое. Поместите мусс в вазочки, перемежая ломтиками персиков. Поставьте в холодильник на 1 час.

Оригинальный венок из бутылок, подвешенный, как люстра, к потолочной балке, если вы на даче, или прикрепленный к книжной полке, если это городская квартира. В каждую из бутылок помещен высокий яркий цветок. Бутылки крепятся к проволочным кольцам. Скрутите из оцинкованной проволоки толщиной 2,8 мм 5 одинаковых колец диаметром 35 см. Сложите их вместе и оплетите тонкой проволокой. Для крепления каждой бутылки к каркасу венка понадобятся отрезки тонкой проволоки длиной около 30 см. Обмотайте проволочным отрезком горлышко бутылки 4 раза, скрутите концы проволоки в цепочку. С ее помощью прикрепите бутылку к каркасу. Равномерно распределите все бутылки по окружности венка.

Определите желаемое расстояние от каркаса венка до потолка и отрежьте от металлической цепочки 4 отрезка нужной длины. Концы их прочно примотайте к каркасу. Подберите надежный крючок, укрепите его в подходящем месте и подвесьте украшение на цепях. Остается налить в бутылочки воду и поставить в каждую по цветку.

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Национальная администрация, отвечающая за безопасность на дорогах Америки (NHTSA), относит Chrysler РТ Cruiserк классу легких грузовиков, а Управление по защите окружающей среды (ЕРА) утверждает, что это легковая машина. К конкурентам Chrysler РТможно отнести автомобили Ford Focus Wagon, Honda CR-V, Subaru Forester, Toyota RAV4и Volkswagen Golf. Ho Chryslerвыигрывает у всех no дизайну и функциональности.

Пользователи считают, что автомобилю не хватает мощности. И действительно, с места до 100 км/ч он разгоняется 8,3 с. С автоматической коробкой передач – на секунду дольше. Остается утешаться тем, что это не гоночный, а все же семейный автомобиль.

Техническая характеристика:

Длина… 4,290 м

Ширина… 1,705 м

Высота… 1,600 м

База… 2,615 м

Объем двигателя… 2430 см ³

Мощность… 150 л.с.

Максимальная скорость… 170 км/ч

Снаряженный вес… 1410 кг

Вместимость топливного бака… 57 л

Разгон до 100 км/ч… 8,3 с

Расход топлива в городе… 14 л/100 км

У этого авианосца нелегкая судьба. В строй его ввели в июне 1917 года, когда боевая авиация находилась на самой ранней стадии развития. Тем не менее, на палубе была установлена наклонная 50-метровая платформа для взлета и посадки. Под ней находился ангар для четырех гидроаэропланов и шести сухопутных машин, которые на палубу подавал специальный лифт.

В марте 1918 года после переоборудования в строй флота вернулся совсем другой « Furious» – со 100-метровой посадочной палубой шириной около 30 метров.

В 1939 году на правом борту «Furious» возвели небольшую надстройку с мачтой, на которой установили дальномеры, электронное оборудование и малокалиберные зенитные автоматы.

В 1942 году, после ремонта в США, « Furious» в течение двух лет сопровождал конвои, прикрывал высадку союзников в Сицилии и участвовал в эпизодических набегах на побережье FlopBernn.

Техническая характеристика:

Длина… 240 м

Ширина… 24,69 м

Водоизмещение 22 000 т

Осадка… 8,31 м

Экипаж… 1132 чел.

Скорость… 30 узлов

Вооружение:

140-мм орудий… 10

Зенитных установок… 3

Самолетов… 26

ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
Как увидеть то, что только слышно

Колеблющийся предмет колеблет и молекулы воздуха окружающей среды, и по ней бегут, периодически повторяясь, зоны изменения плотности (рис. 1). Это и есть звуковые волны.

При обычных амплитудах – от шепота до грома оркестра – зависимость плотности воздуха от времени синусоидальна. Но при очень больших, например, при взрывах, в среде распространяются волны другого типа – ударные. Наше ухо воспринимает их как оглушительный грохот.

Принято считать, что человеческое ухо воспринимает колебания с частотой от 20 до 20 000 Гц. Но эти границы индивидуальны. Тем не менее звуки с частотой выше 20 кГц называются ультразвуками. Некоторые животные, например собаки и кошки, слышат ультразвуки вплоть до 40 кГц. Частотный диапазон речи примерно от 200 до 3500 Гц. Нижняя граница частотного диапазона певцов и певиц 80 Гц, верхняя – 2300 Гц.

Частотный диапазон музыкальных инструментов гораздо шире. Например, у органа он лежит в пределах от 20 до 16 000 Гц. Как показывают приборы, многие музыкальные инструменты помимо звуков создают также и ультразвуки.

Но вот что удивительно. Звуки с частотой 25–40 кГц не услышит человек с самым тонким музыкальным слухом. Однако при демонстрации записи музыки, у которой искусственно срезаны частоты выше 20 кГц, он явственно ощущает неестественность ее звучания. Именно потому в мире производят акустическую аппаратуру запредельного качества, сравнимую по цене с хорошим автомобилем. В ней применяют радиолампы, трансформаторы, намотанные серебряной проволокой, а корпуса наушников изготавливают из сакуры – японской вишни.

Но вернемся к теме статьи. Можно ли увидеть звук?

Вот простой способ. Обрежьте воздушный шарик и натяните на кастрюлю (рис. 2).

Получится упругая мембрана. Далее сделайте «барабанные палочки», надев на стержни от авторучек, допустим, кусочки ластика.

Насыпьте на мембрану мелкий песок, соль или манную крупу и ударьте палочкой по кастрюле. Песок на пленке начнет подпрыгивать и скатываться к краям. В этом опыте возникшие колебания успевают заявить о своем существовании тем, что сбрасывают песок к краям мембраны.

Казалось бы, факт ничем не примечательный. Однако в цехах заводов можно увидеть любопытную картину. По наклонному желобу ползут мелкие детали… снизу вверх. Приглядевшись, вы увидите, что желоб колеблется. Тот же эффект, который отбрасывает песок к краям кастрюли, заставляет подниматься детали по желобу.

Совсем иную картину нам покажет звук камертона на поверхности воды в малом сосуде, например, миске.

Налейте в миску воды и коснитесь ее поверхности ножкой звучащего камертона. На поверхности воды появится рябь. Ее гребни и впадины находятся в движении, колеблются то вверх, то вниз. Но есть и места, где уровень воды не меняется. Картина волн в целом стоит на месте. Такие волны называют стоячими. Они образуются от сложения волн, посылаемых ножкой камертона, с волнами, отразившимися от стенок миски.

Картину стоячих волн можно наблюдать и в хрустальном бокале, наполненном водой. Проведите по его краю мокрым пальцем, так чтоб он начал «петь». При определенной силе звука на поверхности воды возникнут стоячие волны, движущиеся от стенок, создавая в центре маленький бугорок.

Тот же опыт можно проделать даже с массивной кастрюлей из нержавеющей стали. Звук получится тоном ниже, а бугорок в центре временами будет напоминать фонтанчик.

Этим воспользовались древние китайцы, создав «магический таз». Отлитый из бронзы, он имел две ручки. Если их умело потереть, то в центре таза начинал бить фонтан высотою до трех метров. Сегодня подобные «магические тазы» шарлатаны применяют для предсказания судеб, хотя фонтанчик в центре таза – это обычное физическое явление, основанное на резонансе и интерференции волн.

В металлах звуковые волны распространяются со скоростью 3–5 км/с, их удается запечатлеть методом скоростной киносъемки, но для этого нужна дорогая и сложная аппаратура. Однако, распространяясь в твердых телах, они отражаются от их границ и, взаимодействуя друг с другом, образуют систему стоячих волн, которые тоже можно наблюдать.

Впервые это сделал немецкий физик Хладни в начале XIX века. Для этого он собрал прибор, представляющий собой бронзовую прямоугольную пластину, прикрепленную в центре при помощи винта к деревянной стойке (рис. 3).

Прибор служил украшением аристократических салонов и физических кабинетов. Пластину посыпали мелким песком, а затем, придерживая рукой, проводили по ее краю смычком скрипки.

Пластина начинала дрожать, издавая протяжный звук, и песчинки на ее поверхности выстраивались в замысловатые фигуры. По своей сути это картина стоячих звуковых волн, возникающих в твердом теле. Песок, находящийся в пучностях стоячей волны (максимальная амплитуда колебаний), скатывается и скапливается в узлах, где амплитуда колебаний минимальна. Картина колебаний становится видимой.

Прибор Хладни давно уже не выпускается. Но в одном из кружков его сделали из круглой стеклянной пластины от электроскопа. Если провести по ее краю точильным бруском, получается песочный крест с четкими границами.

Вообще для изготовления прибора Хладни нужна гладкая плоская пластина толщиною около 3 мм из металла, в котором долго не затухают звуки, например, стали или бронзы.

В воздухе заметить звуковые волны тоже непросто, поскольку он прозрачен. Но в местах сгущения и разрежения волн его оптические свойства чуть-чуть меняются. Глаз этого не замечает, но есть довольно сложные приборы, дающие изображение волн на экране.

Уже известный вам немецкий физик-экспериментатор Вихардт Поль нашел очень простой и изящный способ, позволяющий увидеть стоячие звуковые волны, распространяющиеся в комнате. Чтобы их создать, достаточно подключить громкоговоритель к школьному звуковому генератору. В зависимости от выбранной частоты колебаний длина волн может меняться от метров до сантиметров. Длинные волны неудобно наблюдать, очень короткие – плохо воспроизводит громкоговоритель. Лучше всего подать на него частоту 5 – 10 кГц.

Наблюдать волны можно на поверхности воды в ванночке с прозрачным дном. Осветив ее снизу лампочкой карманного фонаря, вы получите на потолке яркий рисунок стоячих звуковых волн. Его четкость повысится, если вы добавите в воду немного жидкости для мытья посуды. Она снижает поверхностное натяжение воды и заметно усиливает впадины и выступы на ее поверхности.

Картина стоячих звуковых волн в комнате довольно замысловата и меняется в окрестностях каждого предмета. На рисунке 4, взятом из книги В.Поля, вы видите «звуковой отпечаток» руки, поднесенной к волновой ванне. В. Поль полагал, что примерно так «видят» мир своими ушами летучие мыши, которым звук заменяет свет.

Г.ТУРКИНА, А.ИЛЬИН

Рисунки А.ИЛЬИНА

Рис. 4