"Н.В.Гулиа. В поисках "энергетической капсулы"" - читать интересную книгу автора

второго рода, а американские специалисты испытали такой сверхпроводник -
проволоку из сплава металла ниобия с оловом, а затем ниобия с титаном. Через
проволоку пропускали громадные токи, вокруг нее создавали гигантские
магнитные поля, и ничего ей не делалось, свойство сверхпроводимости
оставалось.

В кольце из сверхпроводника второго рода можно запасать и хранить без
потерь очень большую энергию, примерно в 7 раз больше, чем в такой же по
объему конденсаторной батарее. Конечно, кольцо это держат не при комнатной
температуре, его помещают в специальный термос для хранения холодных
жидкостей - криостат. В криостат заливают жидкий гелий при температурах,
близких к абсолютному нулю. Чтобы жидкий гелий испарялся не слишком сильно,
его окружают так называемым азотным экраном. Азотный экран - это слой
жидкого азота поверх сосуда с жидким гелием. Испаряясь, жидкий азот
уменьшает испарение более холодного и дорогого гелия.

Одна из первых моделей такого накопителя была испытана в 1970 году. В
сверхпроводящем "электромагните" - соленоиде была накоплена энергия в 10
килоджоулей. Плотность энергии накопителя составила около 40 килоджоулей на
килограмм массы.

До какого же предела можно "накачивать" энергию в сверхпроводящий
магнит? Оказывается, этот предел диктует не что иное, как... механическая
прочность.

Вот уж чего я не ожидал! Коварство сверхпроводящего кольца с током
заключается в том, что магнитное поле, развиваемое им, воздействует прежде
всего на само кольцо. Как в электромоторе магнитное поле, действуя на
обмотки, вращает вал, так и в сверхпроводящем кольце магнитные силы пытаются
разорвать его. А поскольку магнитные поля и токи здесь громадны, то силы,
разрывающие кольцо, очень велики. Сплавы же ниобия, из которых изготовлена
проволока для кольца, увы, совсем не прочны. Куда им до стальных или
синтетических материалов! Эта недостаточная механическая прочность и
является досадной причиной, сдерживающей "накачку" сверхпроводника током, а
значит, и получение высокой плотности энергии.

Ученые в своих проектах отдают предпочтение гигантским сверхпроводящим
накопителям. И у них есть на то веские основания. Известно, что площадь тела
пропорциональна квадрату его размеров, объем - кубу. С увеличением размеров
увеличивается отношение объема к площади поверхности. Для сверхпроводящих
накопителей это имеет немаловажное значение. От объема криостата зависит
величина обмотки накопителя и, следовательно, количество запасаемой энергии,
а от площади - интенсивность испарения содержащихся в нем жидких холодных
газов - гелия, азота. Чем больше объем и меньше поверхность криостата, тем
экономичнее накопитель.

Сверхпроводящий накопитель требует значительного числа вспомогательных
устройств, обслуживающих его во время работы. Это и холодильные установки, и
системы обеспечения энергией для управления, выпрямительные станции,
преобразователи и многое, многое другое. Конечно, все это окупается лишь в