Владимир Карцев - Магнит за три тысячелетия (4-е изд., перераб. и доп.)

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 должно повысить экономичность и срок службы главных агрегатов.

К наземным электростанциям можно добавить космические солнечные станции.

Зависнув над фиксированными точками планеты, они должны будут преобразовывать

солнечные лучи в коротковолновое электромагнитное из лучение, чтобы посылать

сфокусированные потоки энергии к наземным преобразователям в токи промышленной

назначения. Все электрооборудование наземно-космических электрических систем

должно быть сверхпроводящим, в противном случае потери в проводниках конечной

электропроводности окажутся, по-видимому, неприемлемо большими.

Никогда во всей истории человечества еще не было периода, когда мировоззрение и

благосостояние человека в столь сильной степени зависели бы от прогресса науки,

как сейчас.

…Маленькой дрожащей стрелке, с одного конца выкрашенной в черный цвет, с

другого — в красный, мы обязаны удивительными открытиями. Неизвестные миры,

экзотические животные, благоухающие острова, ледяные континенты и не знающие

цивилизации народы предстали перед глазами изумленных "водителей фрегатов",

сверявших свой путь с маленькой стрелкой компаса…

В огромном арсенале средств современной науки магнит занимает совершенно особое

место. Без него невозможно никакое исследование, никакая наука, никакая

промышленность, никакая цивилизованная жизнь. Если вспомнить еще и о том, что не

обладай Земля магнитным полем, она была бы сейчас испепеленной космическим

излучением планетой, как Марс, то можно почувствовать к магнитам нечто вроде

благодарности.

Но кроме благодарности магнит достоин и уважения — ведь если мыслить в

исторических масштабах, то приходится сознаться, что мы немногое еще можем

сказать о природе притяжения магнита.

Почему магнит притягивает?

Этот вопрос еще сотни лет будет волновать умы мальчишек и ученых. Не станем

переоценивать своих знаний. Кто это делает, часто попадает впросак. Вспомним,

что было написано об электричестве в 1755 г. в одном лондонском еженедельнике:

"Электричество — сила, хорошо изученная человеком. Ее с успехом применяют для

лечения болезней, эта сила способна ускорять развитие растений".

Эти слова были написаны до Фарадея, Ампера, Максвелла, когда люди, как теперь

смело можно утверждать, почти ничего не знали об электричестве. А теперь, во

второй половине XX века, вряд ли какой-нибудь ученый найдет в себе смелость

утверждать: "Электричество — сила, хорошо изученная человеком".

Мы много знаем об электричестве и магнетизме и с каждым днем узнаем все больше и

больше. Но за одной проблемой встают другие, не менее сложные и интересные.