Стальные яйца советской науки
Сегодня, хотелось бы рассказать о 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! ;)
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.
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 остановился 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, это Памир 1 (1973-1983), Памир 2 (1986-1989), Урал (1975) , Прогноз 1 (1981, 1991).
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» 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, по видимому, 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.
Не ядерный «гриб»
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.
А находиться в зоне эксперимента было крайне опасно. Мощный удар тока сжигал на своем пути все живое. За сутки до начала эксперимента предупреждались все жители полуострова. Утром перекрывались дороги и горные перевалы. Несколько раз проверялся район у контура. Весь обслуживающий персонал прятался в специальном укрытии. А специальные геологические партии в разных местах Кольского полуострова «ловили» импульс. Ведь зная, как ток проходит через ту или иную среду, можно было воссоздать строение Земли.
Результаты удивили
Доктор геолого-минералогических наук Абдулхай Жамалетдинов, сотрудник Кольского филиала РАН, тогда отметил, что этот эксперимент позволил разобраться в основных чертах структуры электропроводности древнего кристаллического щита. Результаты, надо сказать, оказались неожиданными. Прежде ученые считали, что Балтийский кристаллический щит — это сравнительно однородная область, сложенная плохо проводящими породами. В действительности же обнаружено около десятка крупных блоков разного электрического сопротивления. В ходе эксперимента выявлены зоны, перспективные с точки зрения поиска месторождений полезных ископаемых.
Ученые утверждали, что МГД-генератор может стать незаменимым помощником для поиска и оценки углеводородных месторождений. С помощью его импульсов можно определять границу между нефтью и газом, нефтью и водой, оценивать толщину залежей нефти. Эксперименты, начавшиеся на Кольском полуострове, предполагалось продолжить еще и на Сахалине. Президиум Академии наук СССР утвердил программу работ по исследованию геоэлектрическим методом земной коры в рудных и нефтегазоносных районах Севера и Дальнего Востока СССР на 1981—1985 гг. Этой работой должен был заниматься целый ряд научно-исследовательских институтов страны.
Однако в 80-е интерес к МГД-генератору на Рыбачьем постепенно стал сходить на нет. Появились утверждения, что прикладного значения полученная информация не имеет.
Эксперименты на Кольском МГД-генераторе стали проходить все реже. В 90-х сгорел дом, где жили обслуживающие генератор сотрудники. Правда, к тому времени их здесь оставалось всего двое.
Не напрасно
Впрочем, в других регионах нашей страны опыты с МГД-генераторами все же продолжаются. Как показали эксперименты на Памире и Тянь-Шане, пуски МГД-генератора способны создавать серию относительно слабых землетрясений и таким образом предотвращать катастрофическое сейсмическое событие или уменьшать его магнитуду в радиусе 500 километров. Уже подготовлен крупномасштабный эксперимент на Дальнем Востоке.
Кроме того, разработана новая, более дешевая, экологичная и безопасная МГД-установка «Шельф». По мнению ученых, она может использоваться в качестве мощного автономного источника электроэнергии в составе морского электроразведочного комплекса для разведки и оценки залежей нефти и газа на шельфе.
Недавно разведку нефтяных месторождений начали вести и на Рыбачьем. По оценкам специалистов, этот полуостров — самое перспективное место поиска углеводородов в Кольском крае. Правда, работы ведутся самым традиционным способом — бурением. Месторождений пока обнаружить не удалось, а работы в связи с кризисом свернуты.
А от МГД-генератора, который мог бы показать, где находятся залежи, сейчас остались лишь руины. Объект, который был гордостью советской науки, разобрали «металлисты». Уникальное оборудование оказалось в скупке как обычный металлолом…
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.
Уникальную по тем временам установку на Кольском полуострове забросили. Со временем на ее месте остались лишь руины. И многие даже не предполагают, какой научный эксперимент проводили на этой территории полвека назад.
Остатки МГД эксперимента "Хибины"
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.
Абдулхай ЖАМАЛЕТДИНОВ. Профессор. Апатиты.
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.
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.
Газета "Вечерний Мурманск" статья “Тайна Хибинских глубин”, опубликованная 28.09.2009
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.