книги / Ниже 120 по Кельвину

лись знаменитые «тридцатьчетверки». А сам ученый со

в мире. В феврале 1945 г. установка ТК-2000 была изго­ товлена.

В 1945 г. «за успешную разработку нового турбинно­ го метода получения кислорода и за создание мощной турбокислородной установки» академик П. Л. Капица получил звание Героя Социалистического Труда. Его Институт физических проблем АН СССР был награжден орденом Трудового Красного Знамени.

Имя П. Л. Капицы еще при жизни стало легендой. О нем говорили так: это гениальный директор института, потому что от своих подчиненных он требует только од­ ного— работы. Весьма оригинально ученый добивался порядка в своем институте. Каждое утро, после начала рабочего дня, все двери запирались и единственный путь в лаборатории проходил через... кабинет директора. П. Л. Капица не наказывал опоздавших, но каково было красться к рабочему месту мимо академика!

В Институте физических проблем систематически про­ водились научные семинары, которые прозвали «налич­ никами». Здесь мог высказать свое мнение любой со­ трудник института, но время семинара строго ограничи­ валось двумя часами.

До последних дней П. Л. Капица работал в лабора­ тории. Он говорил: «Чужими руками хорошую работу не сделаешь. Человек, который издали руководит научной

41

работой, не может быть большим ученым». Его интере­ совало многое: шаровая молния, термоядерный синтез, передача больших потоков энергии по волноводам. Одна­ ко он был против широкого строительства атомных элект­ ростанций.

Когда академик Л. Д. Ландау попал в автомобиль­ ную катастрофу, Петр Леонидович обратился к зарубеж­ ным коллегам с просьбой прислать необходимые лекар­ ства. Самолеты зарубежных авиакомпаний доставляли лекарства по предельно лаконичному адресу: «Москва, Капице».

В часы досуга академик читал книги, слушал музы­ ку, вытачивал на токарном станке детали для старинных часов.

За фундаментальные изобретения и открытия в обла­ сти физики ученому дважды было присвоено высокое звание Героя Социалистического Труда. П. Л. Капица стал лауреатом Нобелевской премии. Он был избран чле­ ном Лондонского королевского общества.

На космодромах и ракетных базах, около заводов черной и цветной металлургии, предприятий химии под­ нялись гигантские блоки разделения воздуха с турбоде­ тандерами, созданными инженерным гением Капицы.

МОЩЬ КИСЛОРОДА

Прежде чем рассказать о многообразном, все возра­ стающем использовании кислорода в технике, науке, ме­ дицине, военном деле, хочется привести отрывок из ста­ рой книги «Воздух», изданной в 1927 г.: «Жители одно­ го города в Англии имели возможность своими глазами увидеть, что может сделать кислород, если его выпустить в большом количестве в одном месте. Это произошло при несчастном случае на одном химическом заводе в 1899 г. На заводе этом вырабатывалась бертолетова соль. Случайно оброненная искра попала на деревянный чан, в котором находилось несколько тонн бертолетовой соли; сухое да еще и к тому же пропитанное солью де­ рево моментально загорелось; бертолетова соль от нагре­ вания стала выделять кислород, и огонь, необыкновенная сила которого поддерживалась кислородом, через не­ сколько минут охватил все здание. Рядом с тем зданием, где начался пожар, был расположен склад, в котором находилось около 150 т бертолетовой соли, упакованной

42

в бочки. От действия жара все это громадное количест­ во бертолетовой соли стало выделять столько кислорода, что весь завод очутился в атмосфере, состоящей не из воздуха, а из кислорода. Горящие здания стали пылать так, как пылает уголь или лучинка в кислороде. Пламя

так велика, что завод был разрушен до основания, земля вокруг затряслась, как при сильном землетрясении, поез­ да подпрыгнули на рельсах, на несколько километров в окружности были выбиты все стекла. От завода ничего не осталось, даже тяжелые железные лебедки, служив­ шие для поднятия тяжестей, сгорели, как бумага. Это происшествие ярко показывает, что было бы, если бы атмосфера состояла из чистого кислорода».

Вот эта мощь кислорода, предсказанная гением К. Э. Циолковского, была воплощена в советских косми­ ческих ракетах талантом С. П. Королева, В. П. Глушко,

ник», имеющая на борту 245 т топлива, из них свыше 150 т жидкого кислорода.

Огненные струи ракетных двигателей неслыханной мощности — свыше 20 млн. л. с. — разорвали оковы земмного притяжения — первый искусственный спутник за­ кружился над планетой.

Грохот ракетных двигателей возвестил начало науч­ но-технической революции, которая на наших глазах пре­ образует мир.

Мощь кислорода оказалась полезной не только в кос­ мосе, но и на земле. Еще в 1912 г. ставились опыты по применению обогащенного кислородом дутья в домен­ ной печи на сталеплавильных заводах Бельгии. Исполь­ зовались три аппарата, производящих кислород из воз­ духа, каждый с часовой производительностью 250 м3 кислорода.

Ныне низкотемпературное оборудование установлено более чем на 1000 предприятий Советского Союза.

Особо отметим крупнейшую в мире воздухораздели­ тельную установку КТ-70М ВНПО «Криогенмаш», кото­ рая эксплуатируется на нескольких металлургических за­ водах страны. За один час она перерабатывает 360 000 м3 воздуха, примерно столько же его помещается в чаше московского стадиона в Лужниках — крупнейшего в Ев­

43

ропе. 68 000 м3 технологического кислорода ежечасно поступает в доменные и сталеплавильные цехи. За то же время производится 4 т жидкого кислорода, 30000 м3 газообразного азота, неоногелиевая смесь, криптоно­ ксеноновый концентрат. (Благородные инертные газы применяются в металлургии, химии, криогенике, в ядерной и ракетной технике, в лазерах, электролампах, сиг­ нальных устройствах.)

Сердце КТ-70М — турбодетандеры конструкции П. Л. Капицы. Любопытно, что в установке, размещенной в

обменнике, проходит блок комплексной очистки. Затем он охлаждается фреоном, а из блока теплообменников часть его направляется на турбодетандеры, где происхо­ дит дальнейшее снижение температуры. В ректифика­ ционной колонне жидкий воздух разделяется на жид­ кий кислород, жидкий и газообразный азот. Последний, выходя из установки, интенсивно охлаждает прямой по­ ток воздуха.

Подавляющая часть производимого кислорода ис­ пользуется для интенсификации технологических процес­ сов, связанных с горением. Так, при применении кисло­ родного дутья в доменной печи можно получить в 3,5—4 раза больше чугуна и одновременно уменьшить его стои­ мость на 16—17%. При этом на каждую тонину чугуна расходуется 100—150 м3 кислорода.

Вновь возродилось к жизни конверторное производст­ во стали, благодаря чему металл выплавляется в не­ сколько раз быстрее, чем в мартеновских печах, и луч­ шего качества. При этом кислород как бы «изымает» из чугуна лишний углерод.

Обогащение воздуха кислородом снижает расход кокса при изготовлении ферросплавов. Есть и еще одно преимущество использования кислорода. На заводах и фабриках на вспомогательных работах занято много ра­ бочей силы. Так, в отделочных пролетах прокатных це­ хов с помощью резаков вручную снимается окалина, вы­ резаются трещины, устраняются другие дефекты на блю-

44

мах и слябах. А машина огневой зачистки слябов, ис­ пользующая кислород, освободила от малопроизводи­ тельного тяжелого труда на Челябинском металлургиче­ ском заводе 450 человек.

ВНПО «Криогенмаш» заменило устаревшее обору­ дование кислородной станции на Новолипецком метал­ лургическом заводе. На тех же производственных пло­ щадях разместилась установка АКт-30. Техническое пе­ ревооружение позволило в 2 раза увеличить производи­ тельность станции по кислороду и азоту, увеличить вре­

ность потребляет больше половины производимого кис­ лорода.

Одна из самых актуальных проблем современности — охрана окружающей среды. И в этой области стали при­ менять кислород.

Показательна станция очистки сточных вод в Подмо­ сковье, в Орехово-Зуеве. Здесь загрязненная жидкость продувается кислородом. Гибнет болезненная микрофло­ ра, разлагаются отходы и гниль.

Будь живительный газ в достатке, многие мертвые водоемы можно было бы возродить к жизни. В чистой, обогащенной кислородом воде рыба быстрее набирает вес.

В последние годы начал применяться новый метод из­ влечения кислорода, а также азота: с помощью мембран, имеющих избирательную проницаемость для компонен­ тов воздуха.

Остановимся подробнее на применении жидкого кис­ лорода при изготовлении взрывчатых веществ и в ме­ дицине.

Оксилнквиты. Еще в 1898 г., когда только зарожда­ лось промышленное получение жидкого кислорода из воздуха, на строительстве в Альпах Симплонского тун­ неля протяженностью 19,7 км проводились опыты по ис­ пользованию нового типа взрывчатки. Древесные опил­ ки пропитывались жидким воздухом, обогащенным кис­ лородом. Поначалу результаты были нестабильны. Поз­ же подобные взрывчатые вещества — оксиликвиты —усо­ вершенствовали. Полотняные мешочки с сажей, кото­ рые 5—6 мин пропитывались жидким кислородом, име­

46

ли пороховой запал с бикфордовым шнуром или запал с гремучей ртутью. Они взрывались не хуже динамита.

Недорогие и эффективные оксиликвиты применялись в гипсовых карьерах Вожура, на железных рудниках Ло­ тарингии, в Пиренеях при строительстве Пюиморенского туннеля.

Уже во время первой империалистической войны ис­ пользовались авиабомбы со взрывчаткой, пропитанной жидким кислородом.

У нас в стране оксиликвиты применялись в горных работах, в частности при строительстве Днепрогэса. Для обеспечения взрывных работ здесь было возведено три установки для получения жидкого кислорода.

Зимой 1941/42 г. в осажденном Ленинграде сотрудни­ ки лаборатории холодильных машин ЛТИХП разработа­ ли способ использования веществ, подобных оксиликвитам, в военных целях.

Преодолев неимоверные трудности, ученым удалось создать криостаты, в которых взрывчатая смесь удержи­ валась до трех суток. После испытаний на полигоне «криоген» большой разрушительной силы применяли на фронте. В ходе этой работы был создан новый тип теп­ лоизоляции.

«Райский воздух» в медицине. ...Акушерская клиника

Л. В. Ванина решилась на смелый эксперимент —обе женщины были доставлены в Институт сердечно-сосуди­ стой хирургии имени А. Н. Бакулева, где впервые роды принимались в барокамере под повышенным давлением кислорода.

Еще в XVII в. английский врач Хеншоу пытался ле­ чить больных, нагнетая воздух с помощью органных ме­ хов в плотно закрытую больничную палату.

Медицина высоких давлений появилась на свет при­

Ныне в Москве при Всесоюзном научном центре хи­ рургии АМН СССР создан крупнейший в мире Центр гипербарической оксигенации. В пяти больших сталь­ ных барокамерах, окруженных сложной электронной ап­ паратурой, проведены сотни операций на сердце, сосу­ дах, легких и других органах, множество реанимацион­

47

ных процедур, более 15000 терапевтических сеансов. В ба­ рокамере кислород под избыточным давлением поступает не только в легкие больного, но и напрямую насыщает все ткани организма, как бы проветривает все клетки. Подобным способом удается успешно лечить такие тя­ желые заболевания, как отеки мозга, инсульт и его пос­ ледствия, эпилепсия, газовая гангрена, язва желудка и двенадцатиперстной кишки и т. д. Пожилые и слабые лю­ ди, которым противопоказаны операции, проходят в ба­ рокамерах центра необходимый курс лечения. Успешно работает отделение гипербарической оксигенации и в НИИ скорой помощи им. Н. В. Склифосовского.

Сбылось пророчество Джозефа Пристли — «райский воздух» стал мощным лечебным средством.

Но из изложенного вовсе не следует, что пребывание в барокамере, пользование широко известными кисло­ родными масками, палатками, ваннами, коктейлями по­ лезно всем. Некоторым больным лечение методом гипер­ барической оксигенации противопоказано.

А может быть, надо лечить... недостатком кислорода? Мысль парадоксальная, но отнюдь не бессмысленная. Еще в начале нашей эры великий римский врач Гален рекомендовал больным подниматься в горы, где давле­ ние воздуха ниже и кислорода меньше, чем на равнине. В ответ на нехватку кислорода организм человека моби­ лизует резервные возможности, в частности мощнее ра­ ботает сердце, углубляется дыхание, увеличивается коли­ чество крови, молекулы гемоглобина работают более эффективно.

Очевидно, другое предвидение Джозефа Пристли, будто кислород станет «модным предметом роскоши» для дыхания, никогда не сбудется.

Уже в первую мировую войну немецкие авиаторы ис­ пользовали для дыхания на больших высотах аппараты с жидким кислородом.

Интересна проблема снабжения кислородом или ды­ хательной смесью космонавтов, летчиков, водолазов, альпинистов, рабочих горячих цехов, горноспасателей, пожарников, строителей подводных сооружений, напри­ мер газопроводов.

Если использовать в аппаратах жизнеобеспечения сжатый газ (или смесь газов), то они получаются весьма тяжелыми и имеют весьма ограниченный срок действия. Так, заряженный акваланг имеет массу 35 кг, а запаса

48

воздуха в нем хватает всего на 30—40 мин. Если исполь­ зовать сжиженный газ (или смесь газов), то объем умень­ шится приблизительно в 750 раз. Вот почему специали­ сты Одесского технологического института холодильной промышленности создали криоланг с жидким воздухом. Его масса всего 10 кг, человек может работать с ним 1,5—2 ч. В перспективе будут созданы системы жизне­ обеспечения сроком действия сутки и более.

В 1982 г. с кислородными аппаратами поднялись на высочайшую гору мира Эверест наши отважные альпи­ нисты. Любопытно, что один из них без кислорода пре­ одолел высоту свыше 8 км.

Нуждаются в живительном газе и «братья наши меньшие». Телята при стойловом содержании из-за из­ бытка аммиака и углекислого газа постоянно испытыва­ ют кислородное голодание, болеют, плохо прибавляют в весе. Кислородные коктейли, приготовленные для них по рекомендациям специалистов лаборатории химиза­ ции Министерства сельского хозяйства СССР, пришлись им по вкусу. Контрольная группа животных в подмо­ сковном совхозе за 2,5 месяца прибавила в весе на 10—12 кг больше. Создается соответствующая аппарату­ ра обеспечения кислородом животноводческих ферм.

Если принять производство кислорода в стране в 1980 г. за 100%, то в 1985 г. оно составило 112%, а к 1990 г. — 128%.

Рассказывая об успехах промышленности получения кислорода из воздуха, необходимо с известной тревогой заглянуть в будущее. Уже сейчас индустриально разви­ тые страны Запада потребляют больше кислорода, чем производят его зеленые насаждения. Один автомобиль поглощает столько кислорода, сколько его хватило бы для дыхания 300—350 человек. А автомашин на плане­ те не менее 300 млн. Забирают кислород полчища трак­ торов, самолетов, тепловозов, котлы электростанций, бес­ численное множество других машин. Задумаемся и над таким фактом: 90% изъятого из атмосферы кислоро­ да приходится на последние 50 лет.

Может быть, радикально оздоровить атмосферу уда­ стся с помощью огромных масс кислорода, которые бу­

43