Магнит за три тысячелетия (4-е изд., перераб. и доп.) [Владимир Петрович Карцев] (fb2) читать постранично, страница - 80

техническое освоение сверхпроводимости только начинается. В качестве примера

можно напомнить о критических параметрах сверхпроводников. Если температура,

давление, ток, магнитное поле превысят некоторые предельные значения, называемые

критическими, сверхпроводник потеряет свои необычные свойства, превратившись в

обычный материал.

Наличие фазового перехода вполне естественно использовать для контроля внешних

условий. Если есть сверхпроводимость, значит, поле меньше критического, если у

датчика восстановилось сопротивление — поле выше критического. Уже разработана

серия самых разнообразных сверхпроводящих измерителей: болометр на спутнике

может "почувствовать" зажженную спичку на Земле, гальванометры становятся

чувствительнее в несколько тысяч раз; в резонаторах ультравысокой добротности

колебания электромагнитного поля словно консервируются, ибо они чрезвычайно

долго не затухают.

Среди сверхпроводящих устройств можно назвать детекторы альфа-частиц, криотроны

(выпрямители), ячейки ЭВМ для схем памяти и переключения. Так, криоЭВМ настолько

экономичны из-за отсутствия нагрева током, настолько чувствительны и компактны,

что в объеме апельсина "уместится" обычная ЭВМ размером с комнату! Вот почему

все ЭВМ кроме ручных компьютеров уже в нашем веке станут сверхпроводящими.

Уже много пишется про сверхпроводящие малоиндуктивные гальванометры (СЛАГи) и

квантовые интерферометры на сверхпроводниках (СКВИДы), в которых полезно служат

туннельные контакты. Их цель — измерять малые магнитные поля, они могут

зафиксировать даже квант магнитного потока! Вот почему магнитокардиографы

намного точнее регистрируют состояние сердечно-сосудистой системы, чем

электрокардиографы.

Теперь самое время окинуть взором всю электрическую часть энергетики, чтобы

понять, как россыпь сверхпроводящих устройств может дать суммарный

народнохозяйственный эффект. Сверхпроводники могут повысить единичную мощность

энергоагрегатов, высоковольтная энергетика может постепенно превратиться в

многоамперную, вместо четырех-шестикратного преобразования напряжения между

электростанцией и потребителем реально говорить об одной-двух трансформациях с

соответствующим упрощением и удешевлением схемы, общий КПД электрических сетей

неминуемо вырастет вследствие джоулевых потерь. Но и это еще не все.

Электрические системы неизбежно приобретут другой вид, когда в них будут

применять сверхпроводящие индуктивные накопители энергии (СПИН)! Дело в том, что

из всех отраслей промышленности только в энергетике нет складов: выработанное

тепло и электричество хранить негде, их надо потреблять сразу. Определенные

надежды связаны со сверхпроводниками. Из-за отсутствия в них электрического

сопротивления ток может циркулировать по замкнутому сверхпроводящему контуру

сколь угодно долго без затухания до тех пор, пока не настанет время его отбора

потребителем. СПИНы станут естественными элементами электрической сети, их

остается только оснастить регуляторами, переключателями или преобразователями

тока или частоты при объединении с источниками и потребителями электричества.

Энергоемкость СПИНов может быть самой различной — от 10-5 (энергия портфеля,

выпавшего из рук) до 1 кВт-ч (глыба 10 т, упавшая со скалы 40 м) или 10 млн.

кВт-ч! Столь мощный накопитель должен иметь размеры беговой дорожки вокруг

футбольного поля, его цена будет составлять 500 млн. дол., а КПД — 95 %.

Равноценная гидроаккумулирующая электростанция окажется на 20 % дешевле, но на

свои нужды потратит треть мощности! Поучительна раскладка стоимости такого СПИНа

по составляющим: на рефрижераторы 2…4 %, на преобразователи тока 10 %, на

сверхпроводящую обмотку 15…20 %, на теплоизоляцию холодной зоны 25 %, а на

бандажи, крепления и распорки — почти 50 %.

Со времени доклада Г.М.Кржижановского по плану ГОЭЛРО на VIII Всероссийском

съезде Советов прошло более полувека. Претворение этого плана в жизнь позволило

повысить мощность электростанций страны с 1 до 200…300 млн. кВт. Теперь

появляется принципиальная возможность усилить энергосистемы страны в несколько

десятков раз, переведя их на сверхпроводящее электрооборудование и упростив сами

принципы построения таких систем.

Основой энергетики начала XXI века могут стать атомные и термоядерные станции с

чрезвычайно мощными электрогенераторами. Электрические поля, порожденные

сверхпроводящими электромагнитами, могучими реками смогут перетекать по

сверхпроводящим линиям электропередачи в сверхпроводящие накопители энергии,

откуда по мере необходимости будут отбираться потребителями. Электростанции

смогут равномерно вырабатывать мощность и днем, и ночью, а освобождение их от

плановых режимов