68
Спрашивайте — ответаем
Альфия Сулейманова, ученица Дрожжановской средней школи (село Старое Дрожжанное ТАССР); справилает, можно ли создать так называемые сверхкумуляторы, т. е. аккумуляторы, основанные на явлении сверхпроводимости, и используются их как источники энергии.
На эти вопросы мы попросили ответить консультант отдела физики нашего журнала А. Володина.
Аккумуляторы энергии, работа которых основана на явлении сверхпроводимости, в настоящее время уже не фантастика. В laboratorиях научно-исследовательских институтов построены и изучаются подобные устройства, называемые сверхпроводящими накопительными энергии. В общих чертах такой накопитель представляет собой сверхпроводящий катушка, по которой течение незатухающий ток. Энергия в нем запасена в виде энергии магнитного поля. В принципие это самый компактный способ хранения энергии, поскольку в малом объеме, занимаемом интенсивным магнитным полем, может быть запасена очень большая энергия. Это нельзя сказать про другие накопители энергии. Например, аккумулятор электрической энергии не может быть только компактным, так как для электрического поля существует предельное значение напряженности, связанное с возможностью электрического пробоя. Для магнитного же поля ограничений, связанных с «пробоем», нет.
Единственное принципиальное ограничение плотности энергии, запасенной в магнитном поле, обусловлено давлением магнитного поля на материал катушки. Такое давление возникает из-за взаимодействия тока в катушке с магнитным полем и растет пропорционально квадрату индукции магнитного поля. Превышение предельно допустимых механических нагрузок на катушки может привести к ее разрушению.
Разработка прочных конструкций катушки представляет собой лишь одну из проблем, требующих своего решения для практического использования сверхпроводящих накопителей энергии. Другие проблемы связаны с поиском новых сверхпроводников с высокими критическими параметрами (т. е. большим незатухающим током и высокой температурой перехода в нормальное, неверхпроводящие, состояние), с созданием эффективных кригентных систем (ведь сверхпроводимость пока «работает» только при очень низких температурах, меньших — 250°C). Над решением этих проблем успешно работают учены, и практическое использование сверхпроводящих аккумуляторов энергии — дело близжшего будущего.