100 великих достижений в мире техники - Станислав Зигуненко

А осенью 2010 года специалист по энергетической безопасности Хуман Пеймани из Национального университета Сингапура предложил размещать в подземелье, на глубине около 50 м, небольшие реакторы (на 30–50 МВт, в ¹⁄₂₀ от мощности стандартных АЭС).

При этом он предлагает использовать преимущества азиатского города-государства, которые заключаются в том, что он расположен в безопасном с точки зрения сейсмической активности районе. А размещение корпуса реактора в слое гранита даст еще и естественную защиту от радиации.

Сотрудники американских компаний Hyperion Power и Terra Power предлагают свои варианты подобных конструкций. Так, реакторный модуль Hyperion настолько невелик, что его вполне можно смонтировать в подвале индивидуального дома. Но так поступать никто не будет по соображениям безопасности. Наглухо запечатанный аппарат должен работать на приличной глубине под землей. Причем помимо стального корпуса Hyperion будет облачен еще и в бетонный футляр. Наружу выйдут лишь несколько труб.

Технические особенности конструкции Hyperion Power Module таковы. Компактная установка, питаемая низкообогащенным ураном, способна выдавать электрическую мощность 25–27 МВт, которых хватит на 20 тыс. среднестатистических домохозяйств или на не слишком крупное промышленное предприятие. Цена «ядерного» электричества от этого устройства составит 10 центов за киловатт-час, что сравнимо с нынешними ценами, обещают разработчики.

Но, может, эти «реакторы будущего» сами по себе баснословно дороги? Нет. Джон Дил, исполнительный директор Hyperion, говорит: «Они будут стоить примерно 25 млн долларов штука. Для сообщества в 10 тыс. домохозяйств это окажется весьма доступным приобретением – всего по 2500 долларов на хозяина. Три завода в разных частях света в период с 2013 по 2023 год способны выпустить 4000 таких установок».

Интересно, что для перегрузки ядерного топлива весь реакторный модуль предполагается демонтировать и транспортировать на завод-изготовитель, а потом (со свежим «зарядом») – обратно. Благо этот реактор легко перевезти на грузовике, самолете или судне. Так безопаснее – для пользователя агрегат будет «невскрываемым ящиком».

Первый экземпляр уйдет на одно из предприятий чешской компании TES, которая уже приобрела 6 реакторов, что называется, «с ватманского листа» и намечает купить еще 12. Интерес к Hyperion проявили и на Каймановых островах, в Панаме, на Багамах…

От фантазий к реальности. Архитекторы наших дней также подумывают о том, как бы упрятать под землю многие производственные, служебные и даже жилые помещения.

Интересный проект разработали архитекторы японской корпорации «Тайсэй». «Город Алисы» – так назвали они его, намекая, очевидно, на героиню известной сказки Льюиса Кэрролла, которой пришлось пережить немало приключений, провалившись в кроличью нору.

Однако то, что предлагают японцы, никак не похоже на «нору». На глубине 170 м предполагается установить два гигантских бетонных «стакана» диаметром более 65 м и высотой 87 каждый. Их стенки и будут представлять собой своеобразные «небоскребы наоборот», поскольку не поднимутся над поверхностью земли, а опустятся в глубь нее.

Однако оставленное посредине «окно» обеспечит помещения на любом этаже дневным светом. Лишь в прихожих квартир и служебных помещениях свет будут давать электролампы. Впрочем, при развитой системе световодов и сюда доставить дневной свет не проблема.

На дне каждого «стакана» разместится зимний сад, в котором деревья и кустарники будут зеленеть круглый год. Ниже расположатся оранжереи и прочие помещения жилого комплекса для служб, обеспечивающих его электроэнергией, кондиционированным воздухом, водой, перерабатывающих отходы.

Подземными туннелями-переходами каждый «стакан» будет соединен со сферами-спутниками, в которых разместятся магазины, театры, спортивные залы, офисы, отели…

Не менее амбициозные планы вынашивает и японская корпорация «Симидзу». Согласно ее проекту подземный город будет сообщаться с поверхностью лифтовыми шахтами, каналами световодов и трубами, через которые будет уходить в атмосферу углекислый газ, образующийся при дыхании и некоторых, весьма немногочисленных здесь промышленных процессах. Разветвленная сеть полусфер, связанных подземными переходами, вместит около 500 тыс. человек. Осуществление проекта обойдется в 80,2 млрд долларов.

Робот строит дом

Пожалуй, самые прочные на сегодняшний день дома – кирпичные и бетонные. Однако при сооружении кирпичных стен никак не обойтись без ручного труда. Куда быстрее с помощью механизмов можно построить «коробку» из железобетонных панелей. Но и тут есть своя ахиллесова пята.

Недостатки бетона. Обращали ли вы внимание, что панельных построек нет уже в 150–200 км от ближайшего города. Почему? Да потому, что для изготовления самих плит нужен специализированный завод. Возить же их за тридевять земель – себе дороже. Лучше использовать местные строительные материалы.

Кстати, сырье для производства бетона есть практически в любом месте: песок, гравий и прочие наполнители вовсе не представляют собой стратегических материалов. Остается привезти с завода на место стройки лишь цемент, но его требуется не так уж много.

Были и попытки механизировать, даже автоматизировать бетонные работы. Скажем, лет тридцать тому назад армянские специалисты разработали технологию строительства сейсмостойких зданий начиная с потолка. А в Прибалтике примерно в то же время опробовали метод возведения монолитобетонных жилых домов и производственных зданий с использованием скользящей опалубки.

Однако широкого распространения подобные методы так и не получили. Причины тому – строительство из панелей требует опять-таки специализированного завода; распространению же монолитов мешает наличие опалубки, будь она даже скользящей, то есть перемещаемой с места на место. Уж больно много с нею хлопот – сначала устанавливай, наполняй бетонной смесью, жди, пока она затвердеет, а потом разбирай опалубку, переноси на этаж выше и начинай все сначала.

Причем схватываясь, бетон выделяет так называемое «молочко». Высохнув, оно образует пленку, которая мешает соединению раздельно изготовляемых участков стены в единый монолит. Приходится перед заливкой очередного участка сбивать верхний слой бетона, насекать его, а это опять-таки ручная работа.

«Крамола» дизайнера. А нельзя ли вообще обойтись без опалубки? Ведь, в конце концов, она представляет собой чисто вспомогательную деталь, не позволяющую жидкому бетону растекаться, пока он не затвердеет. Но ведь можно изначально использовать достаточно густую смесь…

Поначалу строителям мысль московского дизайнера Сергея Дудина показалась крамольной. По традиции они интересуются бетоном лишь в двух видах – жидком и уже застывшем. Экспериментировать с бетоном в промежуточных стадиях никто, похоже, и не пытался. Во всяком случае, Дудину и его коллегам из ТОО «Ультралайт» пришлось обращаться за консультацией не в строительный институт, а в МХТИ имени Д.И. Менделеева.

Химики, привыкшие работать с разными веществами, вскоре дали заключение: да, можно подобрать такую смесь, усадка конуса для которой будет составлять порядка 8—12 см. В переводе на обыденный язык это означает, что бетон достаточной густоты можно положить слоем сантиметров десять без всякой опалубки. А если еще вертикальные стенки раструба, из которого выходит смесь, сделать с соответствующей обратной конусностью – нижнюю часть чуть меньше верхней, – то стена будет такой же гладкой и ровной, как и при формовке в опалубке.

Таков был первый «камень», заложенный в основание конструкции. За ним последовали другие… Раскладывать густую смесь с надлежащей точностью вручную замаешься. Надо бы приспособить для такого дела механизм. Самый подходящий – конечно же, промышленный робот, только соответствующим образом модернизированный.

Высота его должна быть метров десять, чтобы можно было класть стены 8-метровой высоты (из расчета на два этажа с цоколем). А понадобится выше, пусть робот сам себя подтягивает вверх, подобно тому как Мюнхгаузен за волосы тащил себя из болота, – для этого вполне реально приспособить, скажем, гидравлические подъемники. Манипулятор же робота должен быть в состоянии описывать круг диаметром порядка 16 м (как показывает практика, большинство современных домов представляют собой квадраты или прямоугольники, вписанные в окружность примерно такого диаметра).

Прототип робота-строителя

Можно ли создать подобную конструкцию? С этим вопросом Сергей обратился в НИИ физико-технических проблем, где как раз и занимаются промышленными роботами. И снова получил положительный ответ: создать подобную конструкцию, математическое обеспечение для компьютера, который будет ею управлять, не составляет особого труда. Так в основание был положен второй «камень»…