Сверхпроводимость в отрасли – это реально  

 Известно, что, несмотря на все ухищрения сетевых компаний РАО ЕЭС (и лично г-на Чубайса), не менее 10 процентов производимой в стране электроэнергии пропадает зазря. В пересчете на год теряются миллиарды рублей. А все дело в том, что эта часть энергии безвозвратно уходит на нагрев проводов протяженных линий электропередачи, а заодно и окружающего пространства. Впрочем, аналогичная картина во всем мире. Физику не обманешь. 

 

   Между тем уже почти 100 лет минуло с тех пор, как было открыто явление сверхпроводимости – а тем самым и указан путь к тому, как обойтись без потерь в проводах. Путь, однако, непростой. Для того, чтобы некоторые (не все) проводящие материалы потеряли свое электрическое сопротивление, их необходимо охлаждать до очень низких температур, а это ставит серьезные технические задачи.

  Тем не менее уже на десятки лет идет счет практическому использованию сверхпроводников в научных приборах и в медицине. В науке это СП- электромагниты, работающие при температуре жидкого гелия (4° К) и применяющиеся в современных больших ускорителях –коллайдерах. В медицине это магниторезонансные томографы со сверхпроводящими магнитами в гелиевых криостатах. За рубежом ежегодно уже выпускается около тысячи таких томографов, причем годовой рынок этой аппаратуры оценивается в несколько миллиардов долларов США. Попытка наладить выпуск сверхпроводящих томографов была предпринята и в постсоветской России: в начале девяностых годов была запущена государственная программа, однако из-за недостаточного финансирования НИОКР, явно несоразмерного поставленной задаче, программа была свернута, и медицинские центры продолжили поштучную закупку зарубежных томографов. 

     Что до энергетики, то высокая стоимость сверхпроводящих материалов и необходимость охлаждения до весьма низких температур существенно тормозит их массовое применение. Не мирясь с таким положением, ученые многих стран, и России в том числе, ведут исследования, нацеленные на смягчение, а в перспективе – и устранение этих препятствий. 

     Как сообщалось в СМИ по итогам не так давно проведенной IV-й научно-практической конференции “Использование достижений фундаментальных исследований в ядерных технологиях”, благодаря фундаментальным исследованиям ученых атомной отрасли наша страна сегодня находится на стадии освоения и полупромышленного внедрения высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП).

Основной доклад на эту тему "Фундаментальные исследования сверхпроводимости и ее использование в интересах отрасли и народного хозяйства" – был представлен директором Института физики твердого тела и сверхпроводимости РНЦ “Курчатовский институт” членом - корреспондентом РАН Н.А. Черноплековым.

В частности, сообщалось, что в мире активно ведутся исследования по созданию сверхпроводящих линий электропередачи на основе материалов, работающих при температуре жидкого азота (около 77° К). Уже существуют опытно - демонстрационные линии длиной в несколько сотен метров в Дейтроте (США), где планируют через несколько лет создать производственные мощности по выпуску ВТСП – провода на тысячи километров линий электропередачи. Было высказано мнение, что и в России уже к 2020 году вполне реально создать линии электропередачи на основе ВТСП на десятки гигаватт передаваемой мощности. По крайней мере, фундаментальные научные заделы для реализации подобного проекта имеются. Но сегодня в практическом смысле Россия на новом витке мировой сверхпроводниковой гонки выглядит пока достаточно скромно. Производство ВТСП-провода налажено в НИИ неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара (Москва), где, со слов заместителя генерального директора института А.К. Шикова, "в год выпускается около несколько километров материала, причем российские технологии в этой области находятся на мировом уровне". 

    Надо отметить, что уже в течение ряда лет в перечне основных   программ фундаментальных научных исследований, проводимых в Росатоме (ранее – Минатоме РФ), неизменно находится и программа по   сверхпроводимости. Известно, например, что в рамках программы   создания ускорительно - накопительного комплекса (УНК) для решения   задач в области физики высоких энергий в подмосковном Протвино в   ИФВЭ (в кооперации с ВНИИНМ и НИИЭФА) в начале 90-х годов было создана   производственная база для серийного изготовления СП-магнитов и   выпущена опытная партия из нескольких десятков полномасштабных   дипольных СП-магнитов с требуемыми параметрами. Однако из-за тех же   причин финансового свойства реализация программы УНК была вначале   приостановлена, а затем и закрыта.

 Больше «повезло» СП-программе, осуществляемой по международному   проекту термоядерного реактора ИТЭР (ведущая организация от России - РНЦ  «Курчатовский институт»). Здесь продолжаются работы по созданию   элементов магнитной системы с использованием СП-магнитов гелиевой   температуры. 

 

     Вот на фоне такой ситуации 4 февраля с.г. состоялось заседание секции №2 "Сверхпроводимость" Научно-технического совета №3 "Ядерная физика, ускорители, физика частиц и конденсированные среды" Федерального агентства по атомной энергии с повесткой дня, посвященной обсуждению ведомственной программы работ на ближайшие годы в области сверхпроводимости.

Упоминавшийся выше Н.А. Черноплеков как раз является председателем этого экспертного органа, но в этот раз его по уважительной причине не было, так что заседание проводил ученый секретарь секции Н.А. Иванов. Участвовали представители десяти организаций и предприятий, в том числе РНЦ "Курчатовский институт" ФГУП "ГНЦ РФ - Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований", ФГУП "ГНЦ РФ - Институт физики высоких энергий", ОАО "ТВЭЛ", и ряда других. 

     Заседанию были предложена структура Программы отраслевых работ по сверхпроводимости на 2005 - 2008 г.г., получившей после некоторой дискуссии следующее название – «Разработка технологий создания сверхпроводящих материалов и изделий на их основе для атомной науки, техники и других применений». Эта программа включает в себя следующие предлагаемые для реализации проекты: 

- Работы по совершенствованию технологии производства высокотемпературных сверхпроводников на основе висмутовых керамик (первое поколение ВТСП) с выпуском опытных партий для создания опытных образцов оборудования в том числе в рамках соглашения между Росатомом и ОАО «ФСК ЕЭС»;

- Создание основ опытно-промышленной технологии производства пленочных ВТСП на основе иттриевых керамик (второе поколение ВТСП);

- Разработка основ технологии производства сверхпроводников на основе соединения MgB₂ ; 

- Разработка и изготовление головного образца сверхпроводящего индуктивного накопителя (СПИНа) для применения в атомной энергетике;

- Разработка и изготовление головного образца СП-сепаратора для повышения выхода продукции требуемого качества (для ОАО ППГХО – г. Краснокаменск);

- Исследования по повышению устойчивости СП-магнитов на основе низкотемпературных проводников с добавлением интерметаллидов редкоземельных металлов. 

     Отмечалось, что большинство представленных проектов ориентированы на конкретных потребителей, с которыми ведется процесс согласования. Отмечено также, что некоторые другие работы по применению СП – материалов ведутся в рамках ряда других ведомственных программ, так что обсуждаются на НТС по соответствующим направлениям. 

 

     В ходе обсуждения члены секции НТС-3 заслушали выступления приглашенных экспертов – И.И. Акимова (ВНИИНМ им. Бочвара) и С.А. Егорова (НИИЭФА им. Ефремова, Санкт-Петербург), а также посетившего заседание главного ученого секретаря НТС Росатома А.В. Путилова. После некоторой дискуссии члены секции сошлись в мнении о положительной оценке предложенной структуры проектов отраслевых работ по сверхпроводимости, отметив при этом, что вышеперечисленные конкретные проекты не смогли охватить весь спектр перспективных разработок по данной тематике. Причина понятная – все работы необходимо «втиснуть» в весьма ограниченный объем финансирования. Тем не менее выполнение этой программы (с выпуском головных образцов оборудования) позволит улучшить характеристики выпускаемых СП- материалов, повысить эффективность обрабатывающего производства отрасли и надежность атомных электростанций. 

     Итак, программа одобрена профильной секцией НТС Росатома и рекомендована к утверждению. Теперь важно, чтобы все заинтересованные организации и инстанции приняли меры для обеспечения запрошенного (достаточно скромного) финансирования с тем, чтобы отечественные и отраслевые исследования в области сверхпроводимости хоть в какой-то мере соответствовали общемировому процессу развития сверхпроводящих технологий. А в том, что выполнение этих работ соответствует задачам и интересам развития отечественной атомной отрасли – сомнений быть не может.

 

Опубликовано : "Атом - Пресса" №8, 17 февраля 2005 г.