Александр Прищепенко - Шелест гранаты (издание второе)

Модель для исследования распределения электрического поля перед погружением в ванну с электролитом (водопроводной водой).

Внести что-либо новое ни в процесс измерений, ни в устройство электролитической ванны, мне не удалось, но сущность метода аналогий, похоже, была усвоена. Примерно в это время на глаза попалась диссертация, посвященная строительству. Основная мысль автора состояла в том, что движение больших масс людей подчиняется уравнениям гидродинамики и это позволяет проводить расчеты пропускной способности эскалаторов, проходов и прочего. Но этим же законам подчиняется и движение вещества при взрывах. Таким образом, можно было, собрав несколько тысяч сотрудников, одев их в разноцветные халаты, построить чрезвычайно наглядную гигантскую модель ядерного заряда. Неясно было, правда, как моделировать нейтроны, но была твердая уверенность, что и здесь решение найдется. Действующую двумерную модель, управляемую устройством вроде светофора, можно было продемонстрировать наблюдающему явление с крыши высокому начальству. Конечно, такое дерзкое предложение руководству института могло быть сочтено издевательством, но с друзьями можно было и поделиться. Когда кто-то сказал, что не удастся собрать столько людей, ему ответили: «А в колхоз какую прорву гоняют?» Принудительные поездки инженеров и научных работников для выполнения самой грязной работы в деревне были повсеместной практикой в научных учреждениях СССР.

В 1974 году среди задач лаборатории нейтронных генераторов, появилась еще одна — измерения нейтронного фона (немногих нейтронов, а не их гигантских потоков от ядерного взрыва). Чтобы регистрировать фон, применялись газоразрядные счетчики, наполненные газовыми смесями на основе гелия-3. Сечение реакции его ядер на нейтронах очень велико (5400 барн), а продукты ее (тритон и протон) обладают хорошей ионизирующей способностью. Счетчик представляет металлический цилиндр, наполненный газовой смесью [60] Почему не чистым газом — станет ясно из главы, в которой речь пойдет об исследованиях ионной кинетики. . По оси проходит тонкая вольфрамовая нить. При подаче напряжения в несколько киловольт создается крайне неоднородное распределение электрического поля: вблизи нити напряженность его очень высока — настолько, что газ в этой области пробивается, но «частично» — по мере удаления от нити и снижения напряженности поля, «лавинообразное» размножение заряженных частиц прекращается. Начинаясь со случайного акта ионизации (например — от космического излучения), разряд затем становится «самостоятельным» — поддерживает сам себя. Необходимые для этого заряженные частицы образуются на электродах и в газе при облучении ультрафиолетом, испускаемым при ионизации, «выбиваются» из металла электродов при столкновениях разогнанных полем носителей заряда. Такой разряд сопровождается свечением («короной») и змеиным шипением. Ток развитого [61] Или — «развито́го»? Государственные деятели СССР произносили это слово именно так. Пусть читатель сам выбирает между грамотностью и ностальгией по империи. (протекающего при достаточно высоком потенциале коронирующего электрода) разряда практически постоянен (с незначительными флуктуациями) и составляет микроамперы.

Когда регистрируемая частица попадает в «чувствительный объем» счетчика, дополнительно ионизуя там газ, установившееся распределение зарядов нарушается и ток скачком возрастает — настолько, что даже осциллограф без дополнительного усилителя надежно регистрирует этот импульс.

Сложность заключалась в том, что прибор должен был работать в глубокой шахте, причем жилы кабеля, по которым подавалось постоянное напряжение питания (24 В) были стальными, довольно тонкими, сопротивление их заметно менялось при колебаниях температуры. Имевшиеся стабилизаторы напряжения не справлялись с компенсацией всех неблагоприятных возмущений.

Работу поручили двум молодым специалистам, Б. Смирнову и мне, причем я был ответственен за высоковольтную часть схемы, а Борис (выпускник факультета автоматики МИФИ), не имевший опыта работы с высоким напряжением — за стабилизатор. Борис требовал во много раз уменьшить ток, потребляемый преобразователем напряжения: это означало меньшее падение напряжения на кабеле и более благоприятный режим работы стабилизатора.

Для меня знакомство с преобразовательной техникой началось с изучения нескольких популярных брошюр, потому что такой курс не преподавали на нашем факультете. Со времен прочтения книг Лея и Сибрука, была выработана привычка «вытаскивать» информацию из каждой фразы. В преобразователе было общее с уже изученной схемой поджига трубки: тут тоже перемагничивался сердечник трансформатора. Было спаяно много макетов преобразователя и потребление тока удалось довести до физического минимума в 12 миллиампер (при таком токе даже запуск был неустойчивым, задерживаясь иногда на 5-10 минут после подачи напряжения). Остановились, конечно, на более надежном значении в 20 миллиампер. В трансформаторе преобразователя требовалось вручную намотать 12000 витков вторичной обмотки вокруг кольцевого сердечника, при этом надежно изолируя каждый слой обмотки — адова работа!

Измерители фона должны были, в отличие от всего, что мне приходилось делать раньше, производиться небольшой серией. Макет прошел все температурные, ресурсные и прочие испытания, но, когда конструкторы и технологи приступили к проектированию изделия, у них полезли на лоб глаза, прежде всего — от впечатлений, которые они вынесли от трансформатора. Их требование снизить трудоемкость было, конечно, справедливым и позже прошло решение, устроившее всех. Оно заключалось в том, чтобы отказаться от изоляции слоев, увеличив нагрузку на провода: каркас сердечника был разделен на много секций, внутри каждой из которых разрешалось наматывать витки с перехлестами. Число секций было таким, что внутри каждой был возможен (да и то маловероятен) контакт проводов с разностью потенциалов не более 30 В. Такая конструкция сняла многие претензии технологов.

К удивлению руководства лаборатории, да и самих молодых разработчиков, измерители нейтронного фона работали безотказно (по большей части, это, конечно, было заслугой опытных конструкторов). Но в шахту опускалось и много других приборов, которые также потребляли мощность, и не несколько ватт, а значительно большую. Мне поручили заняться источником питания с выходной мощностью в киловатт. Требовалось переменное напряжение частотой в несколько килогерц, но обязательно — синусоидальной формы. Если форма импульсов была прямоугольной (как в преобразователях с насыщающимися сердечниками), то на других жилах кабеля, служивших для передачи информации, появлялись наводки от множества высокочастотных («быстрых») гармоник. Жилы кабеля обладают друг относительно друга емкостью, пусть и небольшой. Но, чем выше частота, тем меньше емкостное сопротивление, так что для быстрых гармоник связь жил становится существенной.