иволновыхпроцессоввмногофазныхсредах.Пояснитенеоченьискушеннымчитателям,каквашанаукасвязанасэтойпремией?
— Пожалуй, я начну с того, что скажу банальность, — развитие любой энергетики в конце концов всегда упирается в эти самые теплотехнику и теплофизику. Вот простой пример. Если взять обычный металлический чайник, заполненный водой, и начать его нагревать, то при очень большой тепловой нагрузке он может быстро расплавиться еще даже до закипания воды. Почему? А дело тут в том, что быстрое превращение воды в пар образует границу — паровую пленку очень низкой теплопроводности — между стенками посуды и основной массой воды. В результате, из-за того что тепловой поток подается, а отвести его в воду мешает паровая пленка, стенка перегревается и сгорает. А ведь все электроэнергетическое оборудование, по сути, и состоит из похожих «чайников».
Самый яркий пример — атомная энергетика. На заре ее возникновения, в 40–50-х годах прошлого века, все мечтали, что вскоре за счет нее будут решены все энергетические проблемы человечества. Появился источник ядерной тепловой энергии огромной мощности. Казалось, все просто: нагрели воду, превратили в пар, пустили в турбину, получили электричество. Но буквально через четыре года, через пять лет атомная энергетика превратилась в науку о теплофизике.
—Надобылонаучитьсянагреватьновыебольшие «чайники»так,чтобыонинеплавились?
— Вот именно. В 1950-х создание атомных энергетических установок острейшим образом потребовало понять физику кризиса кипения. Что, к примеру, происходило в топливных трубках первых блоков РБМК (реактор большой мощности канальный — первый тип атомных энергоблоков, которые начали осваиваться в СССР. —
«Эксперт»
). Когда к экранам — ТВЭЛам, тепловыделяющим элементам реактора, — стали подводить воду, образующийся пар, по идее, должен был тепло от них отводить, но тем не менее этого не происходило, и ТВЭЛы начали гореть. Привычная форма пузырькового кипения, которое каждый из нас наблюдает у себя на кухне, в этом случае сменялась пленочным кипением, когда на твердой поверхности появляется сплошная пленка пара. Поэтому отвод тепла от поверхности резко ухудшался, и, несмотря на то, что нагреватель, казалось бы, был полностью погружен в охлаждающую жидкость, он разрушался. И мой гениальный учитель Самсон Семенович Кутателадзе предложил рассматривать начало пленочного кипения как особый гидродинамический кризис, возникающий тогда, когда образующийся у поверхности нагрева пар полностью взвешивает прилегающие к поверхности массы жидкости и отделяет их от поверхности нагревателя. Он придумал такую простую модель, по которой происходила замена потока этого пара от поверхности нагрева потоком газа, вдуваемым через пористую поверхность в холодную жидкость. И вот отсюда возник раздел науки — кризис кипения, и была построена знаменитая формула, она очень простая, сначала полученная как раз на основе чисто умозрительного анализа гидродинамического процесса взвешивания газа, а теперь прописанная в каждом учебнике. Но для того, чтобы все это начало в РБМК надежно работать, десятки тысяч экспериментов проведены, в тысячах статей проанализировано, как та же вода кипит, высыхает, циркулирует, как она ведет себя на ТВЭЛах, как происходит теплообмен.
