Юный техник 1977-05, страница 12
поле вокруг сверхпроводника или же плотность тока в нем превышали некоторые критические значения, состояние сверхпроводимости исчезало, хотя температура оставалась по-прежнему низкой. Великий голландский физик умер, так и не узнав, что в природе все-таки существуют сверхпроводящие материалы с достаточно большими критическими магнитными полями и токами: 100 тысяч эрстед и 100 тысяч ампер см2. Ведь сплавы и соединения па основе ниобия были получены лишь в 1961 году. Открытие сверхпроводников вселило ученым новые надежды. — В нашем соленоиде используются именно такие сплавы, причем сверхпроводящая обмотка генерирует магнитное поле величиной всего от 70 до 100 тысяч эрстед. —. Это пояснение Петра Андреевича меня очень удивило. Откуда же в таком случае взялись рекордные 250 тыс. эрстед?! «Обмануть» природу и получить в соленоиде магнитное поле, более чем в два раза превышающее критическое поле материала сверхпроводящей обмотки, помогла идея комбинированного соленоида, высказанная еще. в 1966 году независимо друг от друга советским физиком Е. Комаром и американцем Б. Монтгомери. Эти ученые предложили создавать начальное магнитное поле с помощью внешнего сверхпроводящего соленоида, а затем увеличивать его посредством внутреннего, обычного соленоида. Катушки вкладываются друг в друга наподобие ма грешен. Обычными магнитами такое большое поле получить нельзя. Здесь накладывает ограничения известная в физике «формула Фабри». Суть ее состоит в том, что мощность тепловых потерь в соленоиде пропорциональна квадрату напряженности магнитного поля и удельному сопротивлению материала обмотки. Если увели чить поле в три раза, тепловые потери возрастут почти в десять раз. Чтобы соленоид не сгорел, его нужно интенсивно охлаждать. А это представляет довольно сложную задачу. Ведь потребляемая магнитом мощность достаточна для обеспечения электроэнергией города с населением 60 тыс. человек. Л в магните эта мощность выделяется в объеме бидона или кастрюли. Как их охладить, чтобы температура не превышала, скажем, 100° С? Для магнитных полей свыше 250 тыс. эрстед положение согласно формуле Фабри будет еще хуже. Перспективы использования не-сверхпроводящих соленоидов в этом случае сводятся к нулю. Что же касается сверхпроводящих соленоидов, то им формула Фабри не помеха. В нес входит множитель, равный удельному сопротивлению материала обмотки. В сверхпроводящем соленоиде он равен нулю. Значит, никакого тепловыделения не происходит. Правда, па смену одним заботам приходят другие: нужно научиться поддерживать обмотку в сверхпроводящем состоянии при очень больших токах и магнитных полях. Например, для надежного под держания сверхпроводящего состояния в проволочке из известных сегодня материалов необходимо радиус тлкой проволочки делать менее 0,1 мм. Поскольку но условиям механической прочности намотать большую катушку из столь тонкой проволоки практически невозможно, приходится идти на хитрость — делать многожильный комбинированный провод, состоящий из множества тонких сверхпроводящих жил, погруженных в медь. Не правда ли. ювелирная работа, составляющая к тому же лишь небольшую часть всех технических и технологических задач, которые при шлось решить создателям комби нированного сверхпроводящего соленоида, чтобы получить по- 10 |
