результаты не так высоки, но еще далеко не все резервы исчерпаны.
Нет сомнений в том, что мы живем в преддверии энергетического господства ядерных
реакторов синтеза. Из многих альтернативных конструкций наверняка удастся
выбрать что-то подходящее. Конечно, "чистые" реакторы-синтезаторы, производящие
электричество из водорода, появятся не сразу. Сначала термоядерные реакторы,
видимо, будут помогать обогащать уран на нынешних АЭС. Со временем энергия
нейтронов синтеза частично пойдет на осуществление своего электрогенераторного
цикла. И уж тогда-то можно будет начать постепенный демонтаж урановых котлов.
К энергетике XXI века
Энергетическая Программа СССР специально предусматривает создание необходимого
научно-технического потенциала для производства электрооборудования на основе
эффекта сверхпроводимости. Чем вызвано такое внимание к вопросам
сверхпроводникового электрооборудования?
Сверхпроводники часто называют ключом к электротехнике будущего. Это объясняется
их поистине удивительными свойствами.
Вообще-то, сверхпроводников как особых материалов не существует. Это обычные
материалы из элементов таблицы Менделеева, у которых в определенных условиях
появляются необычные свойства. Алюминий, например, считается хорошим
проводником, неплохо пропускает тепло и в своей толще чуть усиливает магнитное
поле (парамагнетик). При охлаждении ниже 1,2 К электропроводность алюминия
возрастает бесконечно (сверхпроводник), теплопроводность так же сильно
ухудшается (теплоизолятор), а магнитное поле в него уже не может проникнуть
(диамагнетик).
Казалось бы, что за достижение столь полезных качеств надо платить слишком
дорого — достижение низких температур — удовольствие недешевое. Оказалось,
однако, что стоимость рефрижераторов и тепловой защиты холодных зон несравнима с
достигаемыми преимуществами. Стало возможным без чрезмерных затрат получать
огромные токи (в несколько тысяч раз большие, чем в обычных проводниках) и
огромные магнитные поля при скромных сечениях токонесущих шин: именно это
является чрезвычайно важным при создании мощных электроэнергетических устройств.
Единая энергетическая система СССР объединяет более 900 электростанций общей
мощностью почти 300 тыс. МВт, но продолжается рост числа электрогенераторов и их
единичной мощности. Выгода от создания крупных машин очевидна: при мощности 300
МВт нужен 1 кг металла на 1 кВт, а для машины мощностью 800 МВт — только 0,58
кг/кВт! Вот почему генераторы становятся все крупнее: в США созданы генераторы
на 1050 МВт, во Франции — на 660; в Англии, ФРГ — на 600…1300 и в СССР — на
1200 МВт. Работают крупнейшие в мире гидрогенераторы на Саяно-Шушенской ГЭС
мощностью 800 МВт.
Допустим, необходимо построить электростанцию мощностью 2400 МВт. Обычно такую
мощность обеспечивают восемь блоков по 300 МВт. А если взять более мощные
машины? Укрупнение мощности энергоблоков на ГРЭС общей мощностью 2400 МВт с 300
до 800 МВт уменьшает удельные капиталовложения на 10,6 %, снижает трудозатраты на
30 %, повышает производительность труда в эксплуатации на 42 % и уменьшает расход
условного топлива на 4 %.
Этим в основном и объясняется невиданный рост мощностей турбогенераторов: в 2
раза за каждые 7…10 лет. Так быстро растут мощности разве что у двигателей
ракет и самолетов. "Гигантомания" имеет, оказывается, прочную экономическую
основу.
Дальнейший рост единичной мощности турбогенераторов существенно ограничивает
техническую мощность роторов и бандажных колец. При частоте вращения 3000 об/мин
на них действуют громадные центробежные усилия, тем большие, чем больше диаметр
ротора. Так, в турбогенераторе на 100 МВт при частоте вращения 3000 об/мин
диаметр ротора составляет 1000 мм, а в генераторе мощностью 1200 МВт — "всего"
1250 мм. При увеличении мощности в 12 раз диаметр ротора изменится лишь в 1,25
раза. При дальнейшем увеличении диаметра ротора его могут разорвать центробежные
силы.
В настоящее время на Костромской ГРЭС успешно работает крупный советский
двухполюсный турбогенератор ТВВ-1200-2. Его ротор цельнокованый из
высококачественной легированной стали. Охлаждение обмоток ротора производится
водородом, статора — водой. Сооружение этой машины стало для советской и мировой
техники весьма знаменательным событием. Из числа многих технических трудностей,