Техника - молодёжи 1979-09, страница 37

щимся МГД-генераторами. Из каждого пятна благодаря его высокой температуре вырастает горячий фонтанчик плазмы и точно дотягивается до того места, где температура, а следовательно, и проводимость основного потока плазмы разрешают поддерживать нужную величину тока.

Правда, катодные пятна живут только потому, что электроды испаряются. Но по расчету срок их жизни достаточно велик, и они вполне пригодны для работы в каналах МГД-электростанций.

На чем остановятся конструкторы — покажет будущее. Существуют определенные трудности и с выбором изоляторов — ведь им тоже суждено работать в чудовищном «пекле», не меняя своих основных свойств. Однако вполне можно считать, что и эта задача успешно решена. Так, по крайней мере, утверждают сейчас специалисты.

Разумеется, этим не исчерпываются все трудности. Многие из них выглядят весьма грозно, так как энтузиастам магнитогидродинамики хочется «выжать» из нее максимум возможного, а каждый шаг вперед дается очень нелегко. Но странно, если бы было по-иному — уж очень высокие, прямо-таки экстремальные значения всех рабочих параметров предполагаются у новых конструкций.

Взять хотя бы магнитное поле.

Магнит и еще кое-что

Хорошо было Фарадею. Его удовлетворяли естественные магниты, самым крупным из которых была сама Земля. Конструкторам МГД-генераторов, как и многим исследователям, занимающимся плазмой, приходится гораздо труднее.

Когда речь идет об экспериментальных МГД-установках, то можно еще обойтись электромагнитами обычного типа, как это сделано на знаменитой во всем мире установке У-25 Института высоких температур АН СССР. Уже эта установка поражает своими размерами. Но для электростанций нужны МГД-генераторы гораздо большей мощности. Бели и здесь воспользоваться типовой магнитной системой, то пришлось бы сооружать такую громадину, что никакая экономика, никакой здравый смысл инженера не позволили бы этого делать.

Подобные магнитные динозавры не имеют права на существование по многим причинам. Тут и поистине гигантские затраты металла, и громадные потери электроэнергии, и необъятные размеры всей системы.

Естественно, что взоры ученых обратились к сверхпроводимости,

как к единственному выходу из положения. К сожалению, и этот путь пока что, как говорится, не усыпан розами.

Материа лов, способных к сверхпроводимости при «обычных» земных температурах, еще нет, причем специалисты не обещают ничего подобного и в ближайшем будущем. Приходится обходиться тем, что есть, используя сложную криогенную технику.

Ученые и инженеры Института атомной энергии имени И. В. Курчатова решили проблему создания сверхпроводящего магнита для экспериментального МГД-генератора.

Но и этот магнит, который можно считать серьезным достижением, не очень радует сердца конструкторов МГД-генераторов. Магнитная система остается все еще весьма внушительных размеров, так как сверхпроводимость надо охранять жидкими гелием и азотом, в свою очередь, требующими бдительной и солидной «охраны» от окружающего тепла.

Переход к еще большим сверхпроводящим системам связан с новыми технологическими проблемами. Большая обмотка с громадным током — мечта энергетиков — доставляет много забот чисто механического характера. В подобных «катушках» возникают поистине чудовищные силы, стремящиеся их разорвать, сплющить, скрутить. Чтобы обуздать эти силы, необходимо окружать электромагнит мощнейшими креплениями-бандажами. И все это при температуре жидкого гелия, которая отнюдь не благоприятна для всех используемых материалов.

А чего стоит проблема надежного охлаждения каждого квадратного миллиметра поверхности огромной шины! Ведь достаточно хоть в одной точке потерять сверхпроводимость, как этот процесс лавинообразно распространится на всю обмотку. Тогда запасенная гигантская магнитная энергия почти мгновенно перейдет в тепло, испарив такое количество гелия, что почти неминуем взрыв.

Эта проблема решена многими остроумными способами, но по-прежнему остается грозной опасностью для магнитов больших МГД-систем.

И никаких, фантазий?

Да, этап фантазий в области МГД-электростанций в основном уже пройден. В нашей стране давно и успешно работает опытно-промышленная установка У-25, созданная под руководством академика А. Е. Шейндлина. В Институте высоких температур АН СССР, кото

рым он руководит, разработан прожект МГДЭС, где МГД-генератор будет действовать, так сказать, в паре с обычным турбогенератором. (Одна из подобных электростанций изображена на центральном развороте журнала.)

Для -создателей МГД-электростан-ций наступила пора мучительного преодоления множества технологических и конструкторских трудностей, которыми мы, наверное, уже изрядно попугали читателя. И надо сказать, что они весьма успешно преодолеваются.

Но изобретатели идут дальше, и возникает множество проектов, которые пока что можно числить по реестру «фантазии», хотя основаны х>ни на абсолютно реальных расчетах и вполне осуществимы.

Как известно, МГД-каналу безразлично происхождение плазмы. В поисках ее эффективного источника возникают весьма экзотические проекты. Один из них объединяет МГД-генератор с термоядерной установкой типа «Токамак», где в больших количествах рождается высокотемпературная плазма. В другом поставщиком плазмы служит ракета. Автор третьего предполагает, что плазма появится в результате распада атомов в ядерном реакторе. Надо сказать, что эта идея довольно прочно укрепилась в воображении конструкторов, которые уже мысленно использовали так называемый газофазный атомный реактор для питания электрических ракетных движителей и в качестве космических атомных магнитогидродинамических электростанций, с которых с помощью микроволн можно будет передавать электроэнергию на Землю. Очень интересная идея, если учесть требования к защите •окружающей среды.

Наконец, существуют схемы взрывных МГД-генераторов.

И вот теперь взрывчатые вещества предполагают использовать для получения электрической энергии. В этом нет ничего удивительного, Фак как при взрыве развивается высокая температура и образуется сильно ионизированный газ, то есть плазма. Модели таких МГД-генераторов уже работают и кратковременно (все-таки взрыв!) создают грандиозные мощности.

Естественно, что все генераторы взрывного типа работают не стационарно, а скачками-импульсами. Но именно так:г^ установки нужны сейчас для экспериментальной работы, в целом ряде технологических производств, наконец, для геофизических исследований, например по прогнозированию землетрясений (см. «ТМ» N° 7 за 1978 год).

Сейчас можно сказать, что МГД-электричество уже начало служить человечеству.

34