Юный техник 1969-02, страница 11

температуры, — это сверхпроводники второго рода. Некоторые свойства выгодно отличают их от «первородных» собратьев. Область температур, при которых они обладают сверхпроводящими способностями, пошире — от нуля до 11 —18° К. В сотни раз выше лежит и опасный предел напряженности магнитного поля. Предельно допустимые плотности тока в сверхпроводниках второго рода достигают огромных значений — сотни тысяч ампер на квадратный сантиметр сечения провода. Чтобы эта цифра стала наглядной, скажем, что по проводу телефонного аппарата, будь он сверхпроводником, можно было бы подводить энергию к стоквартирному жилому дому.

Выгоды использования сверхпроводимости очевидны Но чтобы применять ее. надо было ее понять.

В 1960 году трем американским физикам — Бардину, Куперу и Шиффе-ру — и независимо от них советскому ученому Н. Н. Боголюбову удалось создать микроскопическую теорию сверхпроводников первого рода. Теория фазовых превращений В. Л. Гинзбурга и Л. Д. Ландау позволила нашим соотечественникам А. А. Абрикосову и Л. П. Горькову объяснить поведение сверхпроводников второго рода.

Вслед за физиками, указавшими направление поиска новых сверхпроводящих соединений, эстафету приняли металлурги. В начале 60-х годов появились сплавы ниобия с цирконием и ниобия с оловом, способные после специальной термической и механической подготовки устойчиво работать при температурах жидкого гелия. Правда, эти сплавы очень хрупки — поэтому обычно их наносят на подложку из обычного, но очень чистого проводника — меди, алюмнния. серебра.

За разработкой сверхпроводящих линий электропередачи (СПЛЭП) дело не стало. Уже существует несколько проектов таких линий. На чертежах и эскизах они весьма непохожи на привычные высоковольтные линии и скорее напоминают газопровод или нефтепровод. Вместо провисающих электропроводов — трубы, по которым текут жидкие газы, охлаждающие сверхпроводниковые кабели. Вдоль линии. подобно насосным станциям нефтепроводов, располагаются холодильные установки, подающие сжиженный газ в трубы. В начале и конце линин — сложные устройства, через которые электроэнергия от обычных генераторов вводится в сверхпроводящую линию, да так, чтобы в нее при этом просачивалось поменьше тепла из окружающей среды.

2 «Юный техник» № 2

Ну, а если авария? Если внезапно повысится температура и сверхпроводник потеряет свои чудесные свойства? Скорость перехода из сверхпроводящего в нормальное состояние весьма высока: каждый добавочный ом сопротивления прирастает за 10-тысячные доли секунды! Успеют ли сработать аварийные выключатели? Оказывается, такие выключатели вовсе не предусматриваются в проектах СПЛЭП. Вспомните: слой сверхпроводника наносится на медную или алюминиевую подложку. При низких температурах она играет роль изолятора — ток течет в основном по сверхпроводнику. А если случится авария, джоулево тепло станет разогревать не только непрочный сверхпроводник, но и подложку — она примет на себя «тепловой удар».

Но этот удар будет не так уж силен: замечено, что при температурах, разрушающих сверхпроводящее состояние, удельное сопротивление чистой специально обработанной меди примерно в 800 раз меньше, чем при комнатной температуре, алюминия — приблизительно в 1000 раз. (Заметим, что очищенные «классические» проводники становятся конкурентами сверхпроводников. Успешно прошли испытания трансформаторы, двигатели и соленоиды, обмотки которых были изготовлены из сверхчистого алюминия, охлаждаемого до 20° К.)

Но быть может, сверхпроводящие свойства могут исчезнуть в линии от слишком больших значений напряженности магнитного поля? Это тоже возможно предотвратить, сделав, например, сверхпроводящий кабель коаксиальным, то есть выполнив прямой обратный провод в виде двух цилиндрических трубок с общей осью.

Один из проектов СПЛЭП постоянного тока показан на рисунке. Расчетное напряжение — 50 тыс. в, ток — 20 тыс. а. Сверхпроводящие жилы охлаждаются жидким гелием с температурой 5,5° К. Труба, по которой он течет, «овевается» также гелием с температурой 30° К. И все это одето в вакуумную рубашку

В сверхпроводящих линиях переменного тока все три фазы предполагается разместить в одной оболочке. Это увеличивает габариты кабеля и, следовательно, потери «холода» в окружающую среду. Кроме того, при передаче переменного тока возникают свои потери, растущие пропорционально его частоте Но как бы то ни было, у переменного тока есть одно достоинство — его можно трансформировать Поэтому СПЛЭП пытаются приспособить для его пере-

9