Юный техник 1960-06, страница 54

только электронами — их направленное движение и есть электрический ток. А теплопроводность создается колеблющимися атомами. Полупроводники имеют значительно более низкую теплопроводность, чем металлы, но все же они очень далеки от идеального материала для термоэлемента.

Как же избавиться от теплопроводности?

Академик А. Ф. Иоффе давно уже предложил смелое и оригинальное решение: освободиться от атомов, то есть выбросить всякий материал. Между двумя электродами следует расположить вакуумный слой. При нагревании одного из электродов отрицательно заряженные электроны, выбитые из своих орбит, будут беспрепятственно пролетать сквозь вакуум к другому, положительно заряженному электроду.

Так возникла идея создания вакуумных термоэлементов. Их первые теоретические расчеты провел профессор А. И. Ан-сельм. Выяснилось, что они могут обладать значительно большим кпд, чем полупроводниковые.

Однако для получения во внешней цепи большого тока требуется максимально сблизить электроды. Расстояние между ними не должно превышать 10 микрон. Иначе большая часть электронов, обладающих энергией, недостаточной для того, чтобы долететь до анода, станет возвращаться к катоду. Образуется замкнутое электрическое поле. Оно будет препятствовать прохождению тех электронов, которые имеют большую энергию.

Сблизить электроды на расстояние, измеряемое несколькими микронами, — задача очень трудновыполнимая. Но есть другой путь. Можно препятствовать возврату слабо заряженных электронов на катод, пропуская между электродами поток положительных ионов. Эта «смесь», состоящая из электронов и положительных ионов, называется плазмой. Теплопроводность плазмы ничтожна, и это дает принципиальную возможность сделать термоэлемент с весьма высоким кпд. По сравнению с полупроводниковым у плазменного термоэлемента еще одно достоинство — он не боится высоких температур, которые господствуют в атомном «котле».

Лучшего генератора для атомной электростанции трудно и пожелать. Плазменные термоэлементы окружат каждый топливный стержень реактора. Тепловой поток, пройдя через них, еще будет иметь температуру около 1000. Он может быть направлен на твердые полупроводниковые термоэлементы. Создается каскад термоэлементов. Такие каскады смогут превращать в электроэнергию до половины полученного ими тепла.

В Ленинградском институте полупроводников научные сотрудники Г. Е. Пикус и Б. Я. Мойжес закончили работу над предварительной теорией плазменных термоэлементов. Эксперименты помогут ее уточнить и развить дальше. Но уже сейчас можно с уверенностью сказать, что совсем не за горами создание атомной электростанции нового типа — без паровых котлов, турбин и громоздких современных генераторов.

И. ЕРМ0Л0ВИЧ

43