Магнит за три тысячелетия - [71]
улучшаются). Гелиевый трубопровод имеет вакуумную изоляцию. Внутренняя
поверхность трубопровода жидкого гелия покрыта слоем сверхпроводника.
Потери в такой линии с учетом неизбежных потерь на концах линии, где
сверхпроводник должен стыковаться с шинами при обычной температуре, не превысят
нескольких долей процента, а в обычных линиях электропередачи потери в 5…10
раз больше!
Силами ученых Энергетического института имени Г.М.Кржижановского и Всесоюзного
научно-исследовательского института кабельной промышленности уже создана серия
опытных отрезков сверхпроводящих кабелей переменного и постоянного тока.
Подобные линии смогут передавать мощности во много тысяч мегаватт при КПД более
99 %, при умеренной стоимости и относительно невысоком (110…220 кВ) напряжении.
Может быть, еще более важно, что сверхпроводящие линии электропередачи не будут
нуждаться в дорогостоящих устройствах компенсации реактивной мощности. Обычные
линии требуют установки токовых реакторов, мощных конденсаторов, чтобы
нивелировать чрезмерные потери напряжения вдоль трассы, а линии на
сверхпроводниках в состоянии себя самокомпенсировать!
Сверхпроводники оказались незаменимыми и в электрических машинах, принцип
действия которых предельно прост, но которых никогда раньше не строили, ибо для
их работы нужны очень сильные магниты. Речь идет о магнитогидродинамических
(МГД) машинах, осуществить которые Фарадей пытался еще в 1831 г.
Идея опыта проста. В воду Темзы на ее противоположных берегах погружали две
металлические пластинки. Если скорость реки 0,2 м/с, то, уподобив струи воды
проводникам, движущимся с запада на восток в магнитном поле Земли (его
вертикальная составляющая примерно равна 5·10-5 Тл), с электродов можно
снять напряжение примерно 10 мкВ/м.
К сожалению, этот опыт окончился неудачей, "генератор-река" не заработал.
Фарадей не смог замерить тока в цепи. Но через несколько лет лорд Кельвин
повторил опыт Фарадея и получил небольшой ток. Казалось бы, все осталось, как у
Фарадея: те же пластины, та же река, те же приборы. Разве что место не совсем
то. Кельвин построил свой генератор ниже по Темзе, там, где ее воды смешиваются
с соленой водой пролива.
Вот она разгадка! Вода ниже по течению была более соленой и, следовательно,
обладала большей проводимостью! Это было сразу же зарегистрировано приборами.
Увеличение проводимости "рабочего тела" — генеральный путь увеличения мощности
МГД-генераторов. Но увеличить мощность можно и другим способом — повышая
магнитное поле. Мощность МГД-генератора прямо пропорциональна квадрату
напряженности магнитного поля.
Мечты об МГД-генераторах получили реальную основу примерно в середине нашего
века вместе с появлением первых партий сверхпроводящих промышленных материалов
(ниобий-титан, ниобий-цирконий), из которых удалось сделать первые, еще
маленькие, но работающие модели генераторов, двигателей, токопроводов,
соленоидов. А в 1962 г. на симпозиуме в Ньюкасле англичане Вильсон и Роберт
предложили проект МГД-генератора на 20 МВт с полем 4 Тл. Если обмотку сделать из
медного провода, то при стоимости 0,6 мм/долл. джоулевы потери в ней "съедят" —
полезной мощности (15 МВт!). Зато на сверхпроводниках обмотка будет компактно
облегать рабочую камеру, потерь в ней не будет, а на охлаждение уйдет всего 100
кВт мощности. КПД возрастет с 25 до 99,5 %! Тут есть о чем задуматься.
МГД-генераторами занялись всерьез во многих странах, потому что в таких машинах
можно использовать плазму в 8…10 раз более горячую, чем пар в турбинах
тепловых электростанций, а при этом по известной формуле Карно КПД будет уже не
40, а все 60 %. Вот почему в ближайшие годы недалеко от Рязани заработает первый
промышленный МГД-генератор на 500 МВт.
Конечно, создать и экономично использовать такую станцию непросто: нелегко
разместить рядом поток плазмы (2500 К) и криостат с обмоткой в жидком гелии
(4…5 К), раскаленные электроды обгорают и зашлаковываются, из шлаков надо
выщелачивать те присадки, которые только что добавлялись в топливо для ионизации
плазмы, но ожидаемые выгоды должны окупить все трудозатраты.
Можно представить себе, как выглядит сверхпроводящая магнитная система МГД-
генератора. Две сверхпроводящие обмотки расположены по бокам канала с плазмой,
отделенного от обмоток многослойной тепловой изоляцией. Обмотки закреплены в
титановых кассетах, и между ними поставлены титановые распорки. Кстати сказать,
эти кассеты и распорки должны быть чрезвычайно прочными, так как
электродинамические силы в обмотках с током стремятся разорвать их и притянуть
друг к другу.
Поскольку в сверхпроводящей обмотке тепло не выделяется, рефрижератор, который
требуется для работы сверхпроводящей магнитной системы, должен отводить лишь то
тепло, которое поступает в криостат с жидким гелием через тепловую изоляцию и
токоподводы. Потери в токоподводах можно свести практически к нулю, если
использовать короткозамкнутые сверхпроводящие катушки, питаемые от
сверхпроводящего трансформатора постоянного тока.
Гелиевый ожижитель, который будет восполнять потери гелия, испаряющегося через
изоляцию, по расчетам должен вырабатывать несколько десятков литров жидкого
![Приключения великих уравнений](/build/oblozhka.dc6e36b8.jpg)
История познания человеком электричества полна неожиданностей и драматизма. Среди «делавших» эту историю мы найдем людей разных профессий: физика, врача, переплетчика, столяра, государственного деятеля. Различны были их судьбы.В книге читатель встретится с участниками первых кругосветных путешествий, узнает об электрических рыбах, об оживлении людей с помощью электричества… Первое и второе издания книги, вышли в издательстве «Знание» в 1970 и 1978 гг.Книга рассчитана на массового читателя.
![Ньютон](/storage/book-covers/16/16949611c8f77736d961d730bee7070a06580166.jpg)
Книга известного советского учёного и писателя В. П. Карцева представляет собой первое на русском языке научно-художественное жизнеописание одного из величайших мыслителей мира — английского математика, физика, механика и астронома Исаака Ньютона, оказавшего воздействие на всё развитие науки вплоть до нашего времени. Книга построена на обширном документальном материале, отечественном и зарубежном. Она содержит также широкое полотно общественной и научной жизни Англии конца XVII — первой половины XVIII века.Рецензенты: доктор физико-математических наук, профессор В. В. Толмачёв, кандидат филологических наук, член СП СССР Б. Н. Тарасов.
![Кржижановский](/storage/book-covers/22/22607e9c2d4fb058c005c7aa489dae93b5112296.jpg)
Среди тех, кто рядом с Лениным прошел весь путь борьбы, ссылки и революции, был его ближайший друг Глеб Максимилианович Кржижановский. Инженер по образованию и поэт в душе, автор «Варшавянки», после победы Октября Г. М. Кржижановский весь пыл революционера, знания и талант отдал созданию единого Государственного плана развития страны. В осуществлении плана ГОЭЛРО, «второй программы партии», весь мир впервые зримо увидел социализм. Став вице-президентом Академии наук СССР, Г. М. Кржижановский активно боролся за то чтобы повернуть академию лицом к жизни, промышленности, сельскому хозяйству, к построению нового общества.
![Максвелл](/storage/book-covers/60/60a4804527b387a616c356fd650c0a7d7d80aa5c.jpg)
Когда нескольких видных ученых попросили назвать, каковы, по их мнению, три величайших физика всех времен, мнения разделились, но ни один не забыл Максвелла.И действительно, трудно переоценить значение работ этого поистине гениального человека, чьи исследования не только легли в основу современной радио- и телевизионной техники, но и стали краеугольным камнем современного понимания материи.
![Люди и атомы](/storage/book-covers/fe/febf661a0dbd1c8efc25a5ce26bc15acf4d8eee8.jpg)
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.
![Юный физик в пионерском лагере](/storage/book-covers/87/879cae2163e5289cbdb1c1257f5d2114b2d1a8d7.jpg)
Приступая к систематическому изучению физики в старших классах школы, учащиеся должны уже иметь в памяти некоторый запас элементарных физических фактов. В частности, очень полезно накопить собственные наблюдения над физическими явлениями в природе. Нельзя основывать преподавание физики на одних лишь классных опытах и книжных описаниях: это значило бы крайне обеднять содержание столь всеобъемлющей науки, как физика.К тому же, привычка вдумчиво и внимательно относиться к явлениям, происходящим вокруг нас в природе, воспитывает наблюдательность — способность, чрезвычайно полезную как в мирной, так и в военной обстановке.Эта книжечка предназначена для тех, кто еще не проходил школьного курса физики.
![Резерфорд](/storage/book-covers/c2/c27591782df5768871f90faeb55bdbd50e6a2fe0.jpg)
Книга Д.Данина посвящена величайшему физику-экспериментатору двадцатого столетия Эрнесту Резерфорду (1871–1937).
![Физика в играх](/storage/book-covers/d8/d8e5e23a36b7f406a22e4e6751727364d38bb565.jpg)
Немецкий ученый Бруно Донат с помощью своей книги поможет вам открыть для себя все грани физики! Вы познакомитесь с главнейшими физическими законами природы и научитесь мастерить простейшие приборы для проведения экспериментов. Книга будет полезна не только юным любителям физики, но и родителям, которые хотят привить своим детям любовь к естественным наукам, а также школьным учителям и руководителям кружков, желающим разнообразить и обогатить учебный процесс.
![Капля](/build/oblozhka.dc6e36b8.jpg)
Книга состоит из отдельных очерков о физических законах, управляющих поведением капли, об ученых, которым капля помогла решить ряд сложных и важных задач в различных областях науки.Книга иллюстрирована кадрами скоростной киносъемки и будет интересна самому широкому кругу читателей.
![Бегство от удивлений](/storage/book-covers/08/089cbdc2703465cf8172002cd580bc6e31db79d3.jpg)
Книга рассказывает о рождении и развитии механики как науки, искавшей и ищущей ответы на самые простые и глубокие вопросы об устройстве природы.