Физики — учителя и друзья - [30]

Основной элемент электростатического генератора Ван де Граафа — большой полый сферический электрод, изолированный от земли. В полость электрода входит бесконечная движущаяся лента и передает, ему электрический заряд, который она несет на коронирующих остриях, другая сторона ленты заряжается от постоянного внешнего источника. При движении часть ленты, получившая низковольтный заряд, уменьшает емкость и повышает свой потенциал. На сферической поверхности электрода можно получить напряжение в миллион вольт. Генераторы такого типа применяют по сей день, но у них низкий коэффициент полезного действия, и поэтому уже в тридцатые годы стали изыскивать новые типы приборов для получения высокого напряжения.

А. Ф. Иоффе задумал конструкцию электростатического генератора (ускорителя), основанного Пй том же принципе, но вместо движущейся ленты предложил использовать жесткий ротор. Это позволяло значительно увеличить скорость переноса зарядов и получить гораздо большие значения токов.

В те времена специальных конструкторских бюро, разрабатывающих, как сегодня, установки для Исследовательских работ, не существовало. Мы все проектировали сами. Изучали разные варианты электростатических генераторов с жестким ротором. Проблем было много — и частных, и более общих; занимались различными видами электрической изоляции, исследовали генераторы, заполняя изолирующие промежутки то жидкими, то твердыми диэлектриками, газом под давлением или создавали там вакуум. Работа по подбору веществ для высоковольтной изоляции принесла важные результаты.

Самым хорошим изолирующим материалом оказались газы, а среди них лучшим по своим электрическим, химическим и другим характеристикам шестифтористая сера, которой мы дали имя «элегаз», то есть электрический газ.

Элегаз во многом по своим свойствам превосходил и воздух, и азот, и углекислоту, которыми до того заполняли электрические установки. Поэтому, кроме выводов для основной работы, был сделан еще один: нужно использовать элегаз в промышленных высоковольтных устройствах. И вот параллельно с работой над ускорителем мы (М. В. Гликина, В, М. Гохберг и я) в содружестве с инженерами ленинградских предприятий в течение нескольких лет конструировали и внедряли в промышленность новые высоковольтные устройства.

Мы вели изыскания для нужд «высокой теории» — стремились создать мощный высоковольтный иоточник энергии для исследований по ядерной физике, Прежде всего нам предстояло найти такой диэлектрик, который позволил бы иметь самые малые промежутки между электродами и наибольшую начальную емкость при высоком напряжении. И на первых же порах pабота на «чистую науку» дала много ценного народному хозяйству.

Когда стали исследовать диэлектрические свойства разных жидкостей, то обнаружили, что керосин, если его тщательно очистить, повышает свою электрическую прочность до 220–250 киловольт на сантиметр. Мы изготовили в лаборатории небольшую модель генератора, работавшую в керосиновой среде, и при первичном напряжении в 6 киловольт получили на выходе напряжение до 180 киловольт. После этого решили приступить к разработке большого генератора. По расчетам, новая конструкция позволяла создать источник напряжения до трех миллионов вольт.

Соорудить такую установку даже силами всего института было невозможно. Основные части ускорителя изготовил один из ленинградских заводов. А вот сборку агрегата, его наладку и очистку необходимых 20 тонн керосина сделали в лаборатории.

Труда и времени потребовалось для всех этих работ очень много. Пришлось самим изготовлять массу различного оборудования для исследований на нашем аппарате — он был высотой 4 метра и около 3 метров в диаметре. Современные ускорители намного больше размером, но наш в то время казался гигантом.

Над генератором работали Л. А. Арцимович, М. В. Гликина, Б. М. Гохберг, Д. В. Филиппов, Г. П. Щепкин и я. Наш руководитель А. Ф. Иоффе время от времени привлекал и других сотрудников.

Проблем возникала тьма-тьмущая. А. Ф. Иоффе разделил исследования на генераторе на два этапа: первый — изучение работы самой машины, второй — вывод высокого напряжения или использование его внутри генератора для ускорения частиц.

Трудности у нас встретились сразу же. Началось с того, что наибольшее напряжение, которое мог развивать генератор, оказалось ниже рассчетного. Использованию полного напряжения мешали диэллектрические потери. Решили этот вопрос — возникли другие.

Такие сложные проблемы, как создание ускорителя, никогда сразу не решаются и требуют больших усилий и времени. Между тем некоторые сотрудники были этим недовольны и не верили в успех дела. Они говорили, что генератор — пустая затея, напрасная трата средств и времени… В конце концов разговоры закончились тем, что однажды Абраму Федоровичу сообщили: из Москвы для проверки работ едет комиссия во главе с Г. М. Кржижановским.

А. Ф. Иоффе пригласил меня в кабинет и в обычной своей мягкой манере сказал, что очень важно сделать так, чтобы комиссия имела возможность оценить работу с максимальной объективностью. А для этого хорошо бы ознакомить ее не только с теоретическими выкладками, но и показать действующую модель генератора. Иоффе тут же начертил мне, какой, по его мнению, должна быть модель.