Qbik-club
Дата публикации:Автор:Категория: ;Теги:

Как МГД генератор землетрясения предсказывал

На сайте Qbik.club уже не однократно были публикации о тех или иных грандиозных проектах СССР типа «Проект "Скиф"», «Система "Периметр"» и другие не менее впечатляющие проекты советского прошлого. И сегодня, продолжении темы, хотелось бы рассказать том, как импульсные МГД-генераторы были использованы для геофизических работ. Возможно, на первый взгляд, тема не столь впечатляющая, как восстание ракет в автоматическом режиме, но поверьте мне, тут тоже есть чем впечатлиться! ;)

Как МГД генератор землетрясения предсказывал

Что это такое и зачем нужно?

И так, для начала стоит понять, что это за история и с чего она начиналась. На самом деле всё довольно просто. В семидесятые годы началась разведка глубинных недр земли. Тут же относительно недалеко (50-60 Км по прямой) два года назад началось бурение Кольской сверхглубокой.

И итоговая идея оказалась простой. Попробовать пропустить через Землю электрический ток и и замерить сопротивление на различных глубинах. Таким образом, зная сопротивление различных пород можно понять, что скрывается в недрах Земли.

Проблема состояла лишь в том, что нужно просто огромное количество электричества, чтоб пропустить его через Землю. Тут на помощь как раз и пришёл МГД-генератор. Т.к. он может вырабатывать большие мощности, при этом не требуя усложнения конструкции. К тому же тут увеличение мощности достигается путём увеличения объёма установки и практически ничем не ограничено, так как с увеличением объёма роль нежелательных поверхностных процессов (загрязнений, токов утечки) только уменьшается.

Рассказывать подробно о том, что такое МГД-генератор я не буду, в рамках сегодняшней публикации нам будет достаточно понимания того, что это так же генератор электрического тока. Разница тут лишь в том, что в обычном генераторе электрический ток вырабатывается путём вращения катушки в магнитном поле, а тут механическая энергия движущейся среды превращается в электрическую энергию. Более подробно о принципе работы можно узнать на странице Википедии.

Общий принцип работы МГД-генератора

Местом проведения испытания был выбран перешеек между полуостровами кольский и средний. К слову говоря, само место проведения эксперимента так же было выбрано не случайно. Главная особенность эксперимента заключалась в использовании акватории вокруг полуостровов в качестве естественного токового контура. Идея проведения мгд-эксперимента «Хибины» оказалась тем более привлекательной, что источник излучения был установлен недалеко от места бурения кольской сверхглубокой скважины.

В конце вводной части мне остаётся лишь заметить, что в рамках вводной части я более подробно останавился на теме эксперимента «Хибины». Но это не значит, что это был единственный эксперимент. На самом деле таких экспериментов было довольно много и не все они предназначались лишь для разведки строения земной коры. На просторах интернета мне удалось найти такую таблицу использования МГД-установок в геофизике:

использование импульсных МГД-установок в геофизике
Геофизическая задача Регион МГД-генератор

Годы

Глубинные исследования Кольский п-ов «Хибины» 1976—1990
Глубинные исследования Урал «Урал» 1975
Поиск месторождений углеводородов

Собинское

поднятие

(Восточная Сибирь)

«Памир-2» 1986—1989
Поиск месторождений углеводородов

Прикаспийская

впадина

«Памир-2» 1978—1988
  Памир (Гарм) «Памир-1» 1973—1983
Прогноз землетрясений Северный Тянь-Шань (Бишкек) «Памир-2», «Прогноз-1» 1981,1991

Ход эксперимента

Как вы уже могли заметить, каждый из этих экспериментов имел немного разные цели. К сожалению подробную информацию о них собрать довольно сложно. Единственную более менее интересную информацию мне удалось найти в книге «Атомная энергия». Том 44, вып. 3. Если Вам интересны все технические подробности — найти их можете тут, а я предлагаю небольшую выдержку из этой книги.

Геофизические МГД-установки предназначены для исследований глубинных процессов в очагах готовящихся землетрясений и разработки на этой основе эффективных методов прогноза землетрясений («Памир-1»), для глубинного электромагнитного зондирования всей толщи земной коры с помощью магнитного излучающего диполя («Урал») и для крупномасштабного зондирования больших территорий (до 500 тыс. км) с использованием в качестве контура тока береговой линии полуостровов Рыбачий и Средний в Баренцевом море («Хибявы»).

МГД-установка «Памир-1»

Геофизизические эксперименты с МГД-установкой «Памир-1». В 1973—1977 гг. в Гармском районе Таджикской ССР (совместно с Институтом физики Земли им. 0. Ю. Шмидта АН СССР) была проведена серия периодических экспериментов (2 раза в месяц) по определению эффективного «кажущегося» сопротивления земных пород на глубине 10—20 км, т. е. как раз там, где наиболее вероятны очаги землетрясений в этом районе Памира. Ранее в СССР и других странах было обнаружено, что в период подготовки землетрясения кажущееся сопротивление Уменьшается, а после землетрясения восстанавливается. Предыдущие эксперименты проводились со стандартной генераторной группой ЭРС-60, имеющей генератор мощностью до 30 кВт, При этом глубина исследуемых пород составляла только 2—3 км, очаги землетрясений, как правило, располагались ниже.

Для работ по программе прогноза землетрясевий была создана геофизическая МГД-установка «Памир-1», обеспечивающая электрический дипольный момент (3—5)*10 6 А-м, что позволило измерять зондирующие сигналы при разносах, превышающих 40 км. Установка состоит из двух МГД-каналов, расположенных между тремя катушками безжелезной магнитной системы, включенными последовательно. Нагрузка — электрический диполь длиной 3 км (сопротивление 1,7—2,0 Ом) — включена параллельно каналам. В качестве системы начального возбуждения использована батарея конденсаторов. Наблюдения показали, что с применением МГД-генератора значительно (в несколько раз) увеличилась чувствительность метода прогноза и удалось провести зондирование в большом районе.

В результате исследования было выяснено, что в период подготовки сильных землетрясений можно проследить уменьшение кажущегося сопротивления, оно начинается задолго до момента катастрофы, и чем ближе приемная станция к мосту будущего эпицентра, тем раньше она начинает «чувствовать» происходящие изменения. Так, на станциях 3, 4 и 6, близко расположенных к будущим эпицентрам, заметные изменения начали наблюдать за 2,5-1,5 мес до аемлетряовния. После землетрясения кажущееся сопротивление восстанавливается частично или полностью, на этот процесс может накладываться процесс подготовки нового землетрясения и т. д. Важно отметить, что с использованием МГД-генератора получено резкое увеличение амплитуды наблюдаемых вариаций, что связано с захватом глубоких слоев земной коры, где располагаются очаги будущих землетрясений.

Тем самым созданы основы нового чувствительного метода прогноза сильных землетрясений, позволяющего с помощью одной энергетической установки контролировать одновременно большие районы площадью до 10 тыс. км. Для эффективного контроля, например, наиболее опасных районов Средней Азии потребуется примерно 20—30 МГД-установок.

МГД-установка «Хибины»

Геофизический эксперимент с МГД-установкой «Хибины» проводился совместно с Геологическим институтом Кольского филиала АН СССР и имел цель изучить связи структуры электромагнитных полей с глубинным строением Кольского п-ва. Был использован уникальвый природный контур, образуемый токами, обтекающими береговую линию п-вов Средний и Рыбачий по морской воде. Как показали измерения, эквивалентный магнитный момент такого контура составил 104 А-ма, что означает, что в генерации зондирующего поля принимают участие токи в море, охватывающие площадь примерно 5 тыс. км.

МГД-установка «Хибины» (рис. 5) представляет собою две спаренные установки «Урал» с пороховыми генераторами плазмы, обеспечивающими длительность горения 7—9 с. На стадии самовозбуждения обе установки включаются последовательно, а после достижения током в магните заданного значения (40 кА) один из МГД-каналов отключается от магнитной системы и работает в режиме внешнего возбуждения в поле магнита, питаемого током другого канала.

Проведённое исследование показало, что изолинии полей не эквидистантны, они образуют сложную структуру, которая, повидимому, отражает особенности геоэлектрического строения Кольского п-ва в большом масштабе усреднения. Так, изолинии электрического поля явно сгущаются в районе Печентской синклинали, где сосредоточены запасы электропроводящих медно-никелевых руд. Наблюдается явное разрежение линий южнее этой структуры, где расположены древние породы.

Уже эти качественные результаты свидетельствуют, что развиваемые мощностные методы электромагнитных зондирований могут привести к созданию нового направления крупномасштабного поиска электронно-проводящих структур одновременно в большом районе.

В конце остаётлся лишь заметить, что одной из последних и самых мощных установок являлась МГД-установка «Сахалин». Она состояла из унифицированных узлов и блоков двух серий установок «Памир» и «Урал». Её электрическая мощность 510 МВт, что делает данную установку самай крупной в мире МГД-установкой. Её характеристики:

Параметр

Значение

Расход продуктов сгорания

720—1000 кг/с

Время генерации электроэнергии

5—6 с

Электрическая мощность МГД-канала

510 МВт

Номинальный ток МГД-канала

200 кА

Номинальное напряжение

2,5 кВ

Максимальная индукция магнитного ноля

До 2,5 Тл

Доля мощности, потребляемая магнитом

25%

Масса энергоблока

50 т

Размеры энергоблока (длинах ширинах высота)

13,5x3,8x2,8 м

Коэффициент преобразования энергии

12%

Плотность мощности в МГД-канале

90 МВт/м3

Удельный энергосъем с единицы массы топлива

0,65 МДж/кг

Удельная масса энергоблока на единицу мощности

0,1 т/МВг

В 2010 году АиФ побывал на территории Объединённого института высоких температур РАН, где провёл экскурсию Кандидат технических наук Виктор Новиков и рассказал некоторые интересные факты о данных установках:

Вот эти цилиндры — фактически ракетные двигатели. Давление внутри — 40 атмосфер, температура — 4т. градусов. Там сгорает уникальное плазмообразующее пороховое топливо. Технология его изготовления является российским «ноу-хау» — когда американцы делали у себя аналогичный проект, повторить её так и не смогли. Поток плазмы разгоняется до скорости 2т. метров в секунду. При его взаимодействии с магнитным полем магнитной системы возникает электрический ток.

Машина очень компактная. Главное её преимущество — очень высокая плотность запасаемой энергии на единицу массы. Аналогов в мире до сих пор нет.

Всего в СССР было сделано несколько импульсных МГД-генераторов разного масштаба. Среди них, например, была установка «Сахалин», по мощности сравнимая с Днепрогэсом, можете представить?

<...>

И уже после завершения работ выявилась любопытная деталь: пока шли эксперименты, количество относительно сильных землетрясений вблизи генератора сократилось, а их сменило множество слабых.

Говоря научным языком, можно предположить: под действием импульсов МГД-генератора происходило инициирование деформационных процессов в земной коре. Оно приводило к перераспределению энергии, — говорит Виктор Новиков. — В дальнейшем нами было экспериментально подтверждено, что идея искусственного управления деформационными процессами в земной коре имеет право на жизнь.

Модификации МГД-установок в ходе экспериментов

Последствия экспериментов и текущее состояние

К сожалению подробного хода экспериментов мне найти так и не удалось. Удалось найти лишь несколько упоминаний:

Вот что писала газета "Вечерний Мурманск" 29.08.2009:

Эксперимент «Хибины» на полуострове Рыбачий начался, когда совсем неподалеку, близ Заполярного, на Кольской сверхглубокой закончился первый этап бурения. В газете «Правда» появилась первая статья об этой работе. В 1986-м Сверхглубокая смогла достигнуть рекордной отметки — 12262 метра. Скважина вошла в Книгу рекордов Гиннесса. Говорят, что каждый ее метр знаменовался новым научным открытием. Опыты на Рыбачьем позволили исследователям «просветить» Землю вниз на тридцать километров. Но о них мало что известно.

Эксперимент был окружен завесой строжайшей секретности. Говорят, что после первых пусков магнитогидродинамического генератора (МГД-генератор) на Рыбачьем правительство Норвегии заявило Советскому Союзу протест. Норвежцы сочли, что улавливаемые аппаратурой подземные импульсы — это последствия испытаний ядерного оружия, которые проходили на Кольской земле.

По описанию очевидцев, со стороны это действительно было похоже на атомный взрыв. Над морем вставало грибовидное облако. Упираясь тонкой ножкой в землю, оно росло и колыхалось. Зрелище сопровождалось грохотом, который эхом отдавался среди скал и разносился над Мотовским заливом.

Но это был не взрыв атомной бомбы, а последствия короткого — восьмисекундного — удара электрическим током огромной силы — около 20 тысяч ампер. Его вырабатывал МГД-генератор. От него по двум мощным алюминиевым кабелям ток проходил в заливы, окружающие перешеек между губами Кутовая и Волоковая.

Заряд «растекался» в море, образуя вокруг Рыбачьего расходящиеся петли радиусом 50-100 километров. О значении, которое тогда предавалось этому эксперименту, говорит тот факт, что его курировал Институт физики Земли Академии наук СССР. А его идейным вдохновителем стал академик Евгений Велихов.

 И газета «Полярная правда» выпуск 19 от 10 февраля 2006 года:

Исполняется 30 лет со дня первого пуска в районе полуострова Рыбачий магнитогид-родинамического (МГД) генератора «Хибины» мощностью 80 тысяч киловатт. Это была идея академика Евгения Павловича Велихова, поставившего задачу изучения глубинного строения Кольского полуострова.

Один из участников эксперимента ученый секретарь Кольского научного центра Анатолий Виноградов так вспоминал его самый первый день. «Прибываем к месту расположения базового лагеря «Хибины» в ясную солнечную погоду. Наблюдаем красочное зрелище МГД-пуска. Море огня и дыма. Ток огромной силы, 22 тысячи ампер ушел в море! Все замерли у рации в ожидании сообщений от приемных станций.

Проходит 10 минут, 20 минут, а известий нет. Напряжение растет. Наконец, через полчаса поступает сообщение, что сигналы приняты на удалении свыше 100 км от МГД-генератора! Евгений Павлович запрыгал от восторга, как мальчишка, напрочь забыв о своих солидных регалиях члена президиума РАН и Совета Обороны СССР. После этого сообщения стало ясно, что эксперимент «Хибины» получил путевку в жизнь и ему суждено войти в историю глубинных геофизических исследований».

Проведение и результаты уникального МГД-эксперимента освещались на страницах отечественных и зарубежных газет и журналов. В честь знаменательного события в Геологическом институте Кольского научного центра РАН недавно состоялось международное совещание, на котором присутствовал и автор блестящей идеи.

В осуществлении эксперимента «Хибины» приняли участие ведущие научные организации СССР. Измерения МГД-сигналов выполнялись не только на территории Союза, но также в Финляндии и Норвегии.

Результаты исследований позволили установить основные черты электропроводности земной коры и верхней мантии до глубины 100-150 км, изучить глубинное строение крупных рудоносных структур, прежде всего Печенгской и Имандра-Варзугской, а также выявить ряд новых перспективных объектов.

Подробно результаты эксперимента «Хибины», проводившегося вплоть до начала 90-х годов, изложены в сборнике статей Кольского научного центра. Статьи имеют в значительной мере ретроспективный характер, поскольку направление МГД-энергетики завершилось одновременно с развалом Советского Союза. Тем не менее, собранные вместе, они позволяют составить представление о важном направлении отечественной геофизики, не имеющем аналогов в мировой практике.

 А что же сегодня на местах исследований? К сожалению одни только бетонные основания, которые удерживали колоссальную мощь установок. На одной из них, на месте установки «Хибины» побывал блогер Андрей МШ и вы можете посмотреть на это место в его ролике. Начиная с таймкода 11:00

На сегодняшний день одним из самых перспективных направлений в области исследований с применением импульсных МГД-генераторов является исследование проблем снижения сейсмической опасности. Но к сожалению ввиду недостатка финансирования технология законсервирована на неопределённый срок.

Лишь напоминанием о былых экспериментах являются две установки: одна, привезённая из Киргизии, стоит во дворе Объединённого института высоких температур, вторая заняла место на постаменте возле научной станции РАН на Северном Тянь-Шане.

Публикация относится к тематической подборке: «Технологии СССР»

Данная публикация относится к череде публикаций о малоизвестных технологиях СССР. Если Вас интересует данная тематика — данная тематическая подборка Вас явно заинтересует. А так же рекомендую публикацию с обзором малоизвестных технологий СССР.

Понравилась публикация?

0

Поделитесь ей с друзьями!

Так же рекомендуем...

Загрузка рекомендуемых публикаций

Управление фоном

Информационный портал Qbik использует файлы cookie для обеспечения наилучшей функциональности сайта. Подробности на этой странице. Находясь на сайте Вы автоматически соглашаетесь с этими правилами.

Понятно