От первой лампочки к электростанции
Благодаря ряду научных открытий уже в середине XIX в. перед людьми открылись реальные возможности выработки и использования электричества, в частности для освещения. Тогда же появились первые небольшие электрические генераторы, однако вопрос о всеобщей электрификации еще несколько десятилетий не был решен.
Изобретение лампы накаливания привело к идее использования электрического освещения в быту. В 1878 г. этой проблемой занялся известный американский изобретатель Томас Эдисон (1847—1931).
В те годы электрическому свету нужно было одержать победу в конкурентной борьбе с газовым освещением по цене, яркости и удобству. Прежде чем приступить к лабораторным исследованиям, Эдисон до тонкостей разработал план центральной электростанции (электрический генератор, приводимый в движение паровой машиной) и схему подвода электричества к домам и фабрикам. Благодаря его работам уже в 1882 г. в Нью-Йорке (США) начали работать несколько электростанций, которые обеспечивали электричеством около 5 тыс. ламп.
Главный девиз Томаса Эдисона: «Никогда не изобретай то, на что нет спроса». В результате этот американский изобретатель получил рекордное количество патентов — 1093. Наиболее значимыми среди них были: электрический счетчик голосов на выборах (1868 г.), устройство для передачи оперативной бирже вой информации (1869 г.), трафаретная множительная машина (1876 г.), фонограф (1877 г.), угольный микро фон (1877 г.), лампа накаливания с угольной нитью (1879 г.). Кстати, электрический стул тоже является изобретением Эдисона (1890 г.)
Изобретение генератора
Считается, что первый электрический генератор — устройство, которое может преобразовывать механическую энергию в электрическую, — способный промышленным образом добывать электрический ток, создал 1870 г. бельгийский инженер-электротехник Грамм Зеноб-Теофиль (1826—1901). Его генератор (или как говорили в те годы — динамомашина) состоял из подвижной части (ротора) в виде катушки с проводом, которая вращалась в магнитном поле, создаваемом неподвижным магнитом (статором). Под действием электромагнитной индукции, открытой Фарадеем, энергия вращения преобразовывалась в электричество.
В дальнейшем динамомашины были вытеснены генераторами, вырабатывающими переменный ток, так как этот ток легче поддается преобразованию и передаче на расстояние. Однако даже в наши дни часто используются устройства, построенные по принципу динамо-машины. Так, например, они устанавливаются в фонарики, которые не требуют элементов питания, а также на велосипеды для питания фары и сигнальных огней.
Устройство современного электрогенератора
В отличие от динамомашины, статор современного электрического генератора имеет внутри обмотку — именно в ней при работе возникает электрический ток. А ротор представляет собой колесо очень большого диаметра, которое на своей окружности имеет несколько сотен магнитов. По форме ротора делается и статор. Его обмотка — это ряд проводников, соединенных последовательно, в непрерывную цепочку. Проносясь мимо проводников статора, магниты наводят в них электродвижущую силу и производят переменный ток напряжением в несколько десятков тысяч вольт и частотой 50 или 60 Гц.
Эра мирного атома
Тепло, полученное в результате деления ядра, теоретически можно использовать для обогрева. Однако для этого рядом с каждым объектом пришлось бы устанавливать атомный реактор. Гораздо выгоднее превращать тепловую энергию в электрическую, что и делают на атомных электростанциях (АЭС).
Первая в мире АЭС была построена недалеко от Москвы (Россия), в г. Обнинске. Она дала ток 27 июня 1954 г. и этот день во всем мире отмечают как дату начала эры мирного атома. Мощность Обнинской АЭС составляла всего 5 МВт. Мощность современных АЭС почти в тысячу раз больше. Мировыми лидерами в производстве ядерной электроэнергии являются: США, Франция, Япония, Германия и Россия. Всего в мире действует около 450 ядерных реакторов, общая мощность которых превышает 350 тыс. МВт.
Атомная электростанция построена на основе уже знакомого нам атомного реактора. Тепло, которое выделяется в нем, передается воде первого (внутреннего) контура, циркулирующей по специальным трубам. Она разогревается до кипения и направляется в теплообменник, где превращает в пар воду второго (внешнего) контура. Горячий пар направляется в турбину и вращает генератор, вырабатывающий электроэнергию.
Это интересно!
Принято считать, что АЭС являются источниками активного радиоизлучения. Как установили ученые, нормальный объем радиоизлучения на человека в год колеблется от 120 до 200 миллирем. Самым крупным источником излучения является радиоактивный газ радон. Он встречается почти повсеместно в толще горных пород и излучает примерно 50 миллирем в год из расчета на одного жителя нашей планеты. По 30 миллирем на человека в год дает космическое излучение (на уровне моря или 80 на высоте примерно 1 км и при полетах на самолете). С пищей, в которую входит, в частности, радиоактивный калий, мы получаем еще 30 миллирем. Таким образом, так называемый естественный фон расположен в пределах от 100 до 150 миллирем в год. А на атомные электростанции приходится всего 1—2 миллирем в год.
