Bài phát biểu tại Đại hội XVIII Đoàn Thanh niên Cộng sản Lênin toàn liên bang

3

Các nhà khoa học giáo dục giới trẻ

Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô
Viện sĩ A. P. ALEXANDROV

Bài phát biểu tại Đại hội XVIII
Vesoyuzny Leninsky
Đoàn Thanh niên Cộng sản

Các đồng chí thân mến! Trước hết hãy để tôi gửi đến các bạn lời chào chân thành từ trụ sở khoa học Liên Xô - Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. Trong bài phát biểu trước đại hội Komsomol, đồng chí Leonid Ilyich Brezhnev nói rằng, nhìn chung, những người cộng sản thế hệ cũ có thể hài lòng với thế hệ trẻ Liên Xô ngày nay. Thưa các đồng chí, đây là những lời rất có ý nghĩa. Chúng tôi thực sự hài lòng với tuổi trẻ Liên Xô của chúng tôi.

Tôi đã ở đây được nhiều năm rồi - 75 phút. Tôi phải làm việc với những người trẻ trong nhiều hoạt động và trong nhiều điều kiện khác nhau. Điều này xảy ra trong thời bình, điều này xảy ra trong thời chiến, điều này xảy ra trong thời kỳ khó khăn nhất liên tiếp khi công việc bắt đầu trong lĩnh vực công nghệ nguyên tử và năng lượng hạt nhân. Trong tất cả những trường hợp này, thế hệ đi trước đều được lớp trẻ hết lòng giúp đỡ. Họ, những nhà khoa học trẻ, phải chịu gánh nặng lớn nhất trong tất cả công việc này. Các bạn trẻ háo hức đi đến những vùng khó khăn, khó khăn nhất. Và cô ấy đã vị tha làm những gì cần phải làm. Đây là lý do tại sao tôi tin rằng chúng ta có thể hoàn toàn hài lòng với tuổi trẻ của mình. Và chúng tôi, những nhà khoa học, rất hài lòng với Đại hội XVIII Komsomol.

In lại với chữ viết tắt nhỏ.

4

Đồng chí! Chúng ta đã sống 33 năm không có chiến tranh, và đây là niềm hạnh phúc lớn lao của các bạn, và vì điều này, các bạn, cũng như chúng tôi, những người lớn tuổi, cần được Đảng Cộng sản của chúng ta ghi nhận sâu sắc, Đảng đang hướng những nỗ lực to lớn hướng tới sự nghiệp hòa bình cao cả.

Tôi phải nói rằng Leonid Ilyich, người đã trải qua toàn bộ cuộc chiến ở những nơi khó khăn nhất, người đã chứng kiến ​​và trải nghiệm tất cả những gì mà chiến tranh mang lại cho nhân dân ta, đặc biệt cảm thấy rõ ràng sự cần thiết phải giữ gìn hòa bình, ông ấy đã nỗ lực đặc biệt để đất nước chúng ta có thể phát triển hơn nữa trong điều kiện hòa bình. Và điều này, thưa các đồng chí, không hề dễ dàng. Xét cho cùng, sau Cách mạng Tháng Mười, nhất là sau khi Chiến tranh thế giới thứ hai kết thúc, cuộc đối đầu giữa các nước có nội dung xã hội chủ nghĩa và phe tư bản ngày càng gay gắt. Ngay khi chúng ta tìm thấy điểm yếu nào đó, kẻ thù của chúng ta sẽ ngay lập tức chú ý đến điểm yếu đó. Tất nhiên, tất cả những điều này đặt ra một trách nhiệm to lớn đối với chúng tôi và các bạn, những người trẻ. Chúng ta không được phép để bất kỳ điểm yếu nào trong mặt trận thống nhất của chúng ta có thể được sử dụng để phá hoại về mặt tư tưởng chống lại chúng ta, cho những nỗ lực định hướng nỗ lực và đối đầu quân sự.

Đồng chí! Bạn biết rằng việc sử dụng vũ khí hạt nhân ở Hiroshima và Nagasaki không phải do hoàn cảnh quân sự ép buộc. Đây là sự thể hiện cái gọi là chính sách “lập trường vũ lực” nhằm buộc nước ta bằng cách này hay cách khác phải đầu hàng loại vũ khí mới này. Bạn biết rằng ngay sau khi chiến tranh kết thúc, họ bắt đầu xây dựng các căn cứ quân sự trên khắp các nước. Tôi nhớ thời kỳ khi các bản đồ được vẽ ra ở nước ngoài cho thấy các máy bay cất cánh từ các căn cứ quân sự, đường bay của chúng hướng tới các thành phố của chúng ta, chúng mang theo bom hạt nhân. Và rồi, các đồng chí, tuổi trẻ của chúng ta, cùng với các nhà khoa học của chúng ta, được dẫn dắt bởi nhà khoa học và người yêu nước vĩ đại nhất của chúng ta, một con người tuyệt vời, vị tha và tận tụy với Tổ quốc, Viện sĩ Igor Vasilyevich Kurchatov, đã giải được bài toán khoa học kỹ thuật khó khăn nhất. bài toán - đã tạo ra lá chắn hạt nhân của chúng ta. Dưới sự lãnh đạo của ông, công việc tạo ra công nghệ hạt nhân đã được triển khai và nước ta đã giải quyết được vấn đề khó khăn nhất này bài toán trong cùng khung thời gian do Hoa Kỳ yêu cầu, nước đã thu hút các nhà khoa học lớn nhất thế giới vào công trình này.

Nhiều thanh niên nam nữ vừa trở về sau chiến tranh đã tham gia vào công việc quan trọng này. Nói cho các bạn biết rằng lúc đó các đội này không hề có cảm giác rằng chiến tranh đã kết thúc, trọng tâm công việc là rất lớn. Mọi người đều hiểu rằng việc hoàn thành kịp thời công việc này có thể cứu thế giới khỏi chiến tranh hạt nhân. Và rồi giới trẻ đã thể hiện mình theo hướng đi mới này đối với họ. Suy cho cùng, tôi phải học mọi thứ chưa từng được dạy trước đó - vật lý hạt nhân và tất cả những vấn đề phức tạp nhất của công nghệ nguyên tử. Những ngành khoa học này đơn giản là không tồn tại vào thời điểm đó. Mọi thứ đều phải được tạo ra, khám phá, nghiên cứu và giảng dạy. Và những bài toán này, các đồng chí, với sự giúp đỡ to lớn, với sự tham gia nhiệt tình của tuổi trẻ chúng ta, đã được giải quyết kịp thời.

Vào thời điểm đó, ở phương Tây họ viết rằng Liên Xô có thể tạo ra vũ khí hạt nhân, người ta tin rằng vào năm 1954 và khoảng năm 1952, một cuộc chiến tranh hạt nhân chống lại nước ta đã được lên kế hoạch, nhưng chúng ta đã tạo ra vũ khí hạt nhân vào năm 1949 nhờ công việc quên mình này. Hãy để tôi nhắc các đồng chí: Igor Vasilievich Kurchatov sau đó đã báo cáo tại phiên họp của Xô Viết Tối cao Liên Xô về sự tham gia của thanh niên vào các công việc này. Đây thực sự là một chiến công anh hùng của tuổi trẻ khoa học nước ta.

Đồng chí! Chúng ta đang sống trong một môi trường căng thẳng. Chúng ta, những người dân trên Trái đất, bắt đầu cảm thấy rằng tài nguyên trên hành tinh của chúng ta không phải là vô hạn,

5

rằng chúng ta cần quan tâm đến việc bảo quản chúng trong thời gian dài nhất có thể. Khoa học cho chúng ta rất nhiều điều cho việc này. Chúng ta có thể bù đắp dầu mỏ bằng năng lượng hạt nhân, hiện đang hoạt động và sẽ còn hoạt động nhiều hơn nữa trong tương lai. Khoa học đang có những bước tiến lớn trong việc thay đổi công nghệ ngày nay, thay đổi công nghệ. Tất cả các bạn đều phải làm việc trong ngành này hay ngành khác và cá nhân bạn cảm thấy sự tiến bộ khoa học và công nghệ không ngừng. Các bạn biết rất rõ rằng sự thành công trong công việc của các bạn cơ bản phụ thuộc vào sự chủ động trong công việc, vào cách tiếp cận sáng tạo, vào tầm nhìn rộng mở của mỗi người. Không chỉ chỉ đạo công việc mà còn đào tạo công việc này, lập kế hoạch cho công việc này, sáng tạo công nghệ mới trong công việc này - đây là điều chúng ta phải làm hàng ngày. Nếu chúng ta đã từng học được điều gì đó và bình tĩnh lại với nó, thì chúng ta sẽ trở nên lỗi thời một cách nhanh chóng và vô vọng. Chúng ta chắc chắn phải học hỏi hàng năm và hàng ngày, học cách làm việc theo những hướng đi mới và với thiết bị mới, với công nghệ mới hoặc định hình lại công nghệ cũ để có thể tiến lên phía trước. Chúng ta có một lĩnh vực hoạt động rộng lớn ở đây, các đồng chí. Và ở đây, tuổi trẻ sáng tạo có thể đóng góp to lớn vào sự phát triển của toàn bộ nền kinh tế, công nghệ, quốc phòng của chúng ta - mọi thứ mà đất nước chúng ta cần…

Vì vậy, thưa các đồng chí, tầm nhìn càng mở rộng, càng chú ý đến xung quanh, đọc sách, nghiên cứu thì càng đạt được nhiều thành công trong công việc, khả năng sáng tạo, tính chủ động của các bạn càng phát triển…

Các đồng chí! Công việc sáng tạo là niềm hạnh phúc nhất mà một người có thể có được trong cuộc sống. Bạn thậm chí còn hài lòng hơn khi, nhờ công việc của mình, bạn thấy khoa học đang thay đổi như thế nào, công nghệ đang thay đổi như thế nào, bạn thấy các nhà máy được tạo ra bằng sự sáng tạo và đôi khi là các ngành công nghiệp mới, như đã xảy ra với tôi trong quá trình phát triển năng lượng hạt nhân. Đây là một niềm vui lớn - sự hài lòng với công việc của bạn. Tôi chúc tất cả các bạn, bất kỳ ai trong số các bạn, trải nghiệm niềm vui sáng tạo như vậy trước tuổi của tôi. Và đây là điều tôi mong muốn cho tất cả các bạn!

Các đồng chí! Sống ở đất nước chúng tôi là một niềm hạnh phúc lớn lao. Con người sinh ra là đủ, được cha mẹ và nhà nước chăm sóc. Họ dạy anh ấy miễn phí và anh ấy được đảm bảo có việc làm. Ngày nay không có hoàn cảnh nào khiến người ta phải suy nghĩ xem mình nên đi đâu sau khi học xong phổ thông hoặc đại học. Tất cả điều này được đảm bảo ở nước ta. Đây là niềm hạnh phúc lớn lao các đồng chí ạ! Tôi vẫn nhớ khi chúng ta trao đổi lao động, khi còn thất nghiệp. Bây giờ thậm chí còn khó tin. Đất nước chúng ta là một đất nước tuyệt vời. Đối tác của chúng ta đang lãnh đạo đất nước chúng ta tốt, lãnh đạo tốt. Tôi tin rằng bạn sẽ sống trong một thời gian rất hạnh phúc. Và vì điều này, bạn phải chân thành cảm ơn đối tác của chúng tôi, sự đúng đắn của chúng tôi, đất nước Xô Viết của chúng tôi. Tôi chúc bạn thành công!

8

Vấn đề về khả năng đọc

Hình 2 cho thấy một cuộn dây điện có các vòng quay được làm từ băng kim loại (chúng ta sẽ sớm tìm hiểu lý do tại sao chúng được làm từ băng chứ không phải từ dây tròn). Các lực tác dụng từ từ trường có xu hướng làm rách cuộn dây điện từ trong mặt phẳng của các vòng dây và ngoài ra còn ép các vòng dây bên ngoài về phía các vòng dây ở giữa. Để chống lại lực xé, cuộn dây điện từ được đặt trong một lớp vỏ bền bên ngoài, có tác dụng hấp thụ lực xé. Để chống lại lực trượt, lớp cách nhiệt được đặt giữa các vòng, có độ bền cao trên cuộn, ví dụ như mica hoặc gốm sứ. Nhưng cả độ bền cách nhiệt và độ bền của vỏ đều không phải là vô hạn. Một cách khác để chống lại sự phá hủy trên các cánh đồng lớn là cái gọi là các nút điện từ “năng lượng thấp”. Các vòng trong các nút điện từ như vậy được sắp xếp sao cho góc giữa vectơ $\vec{B}$ và hướng của dòng điện càng nhỏ càng tốt - khi đó lực giảm (xem (1)). Tuy nhiên, không thể tạo ra một cuộn điện từ hoàn toàn “bất lực”.

Các lực tác dụng từ từ trường hạn chế khả năng xảy ra độ lớn của cảm ứng trường. Do đó, trong thể tích ~100 cm³, thực tế không thể thu được trường lớn hơn 20 Tesla bằng cách sử dụng nút điện từ bằng đồng. Nếu cuộn dây được làm bằng hợp kim đồng có độ bền cao (đồng + zirconi, đồng + cadmium, v.v.), thì cảm ứng trường trong thể tích 100 cm³ có thể đạt tới 40 Tesla. Tuy nhiên, hợp kim đồng có điện trở suất cao hơn đồng (1,5-2 lần). Và đây là những điều kiện (xem (2)) cho bài toán truyền nhiệt vốn đã khó.

Tản nhiệt

Trong số tất cả các chất lỏng có thể được sử dụng để làm mát, nước có khả năng chịu nhiệt cao nhất; do đó, như một quy luật, nó được sử dụng để làm mát. Sẽ dễ dàng nhất để cuộn dây điện từ bằng ống đồng cùng với dây đồng và truyền nước qua ống bên trong để làm mát và dòng điện qua chính ống đó. Đây là điều họ đã từng làm; Điều này hiện vẫn được thực hiện, nhưng chỉ trong trường hợp nhiệt cần loại bỏ khỏi bộ điện từ là nhỏ. Một ống dài và mỏng tạo ra lực cản lớn đối với nước chảy và không thể bơm một lượng lớn nước qua một ống điện từ như vậy.

Trong khi đó, để đáp ứng với năng lượng nhiệt, chẳng hạn như 5 MBt từ bộ điện từ sử dụng nước từ nguồn nước chính (nhiệt độ nước 10  15°C), bạn cần bơm 1000 lít nước mỗi phút qua bộ điện từ và nước này sẽ thoát ra khỏi bộ điện từ sưởi ấm gần như sôi. Dòng nước không được yếu đi dù chỉ trong giây lát - nếu không nhiệt độ nước sẽ đạt tới 100°C, nước sẽ sôi, quá trình truyền nhiệt sẽ kém đi (độ dẫn nhiệt của hơi nước thấp) và bộ điện từ sẽ bị sập. Vì vậy, đường dẫn nước phải ngắn hơn và rộng hơn để chống lại dòng chảy.

10

Vì vậy, các nút điện từ đông lạnh có một nhược điểm quan trọng - tiêu thụ nhiều chất làm lạnh tương đối đắt tiền hơn.

Kết quả là, các nút điện từ đông lạnh không được sử dụng rộng rãi, đặc biệt khi chúng có những đối thủ thậm chí còn lạnh hơn:

Điện cực siêu dẫn

Đối với nhiều kim loại và hợp kim, khi làm nguội đến một nhiệt độ nhất định (tới hạn), điện trở sẽ bằng không. Ở trạng thái này, những kim loại và hợp kim này được gọi là chất siêu dẫn. Nếu bạn tạo một cuộn dây điện từ từ vật liệu như vậy và làm nguội điện từ đến nhiệt độ dưới mức tới hạn thì điện trở của nó sẽ bằng không. Điều này giải quyết được vấn đề tản nhiệt - suy cho cùng, nếu điện trở bằng 0 thì công suất cao hơn cũng bằng 0. Vấn đề về khả năng đọc vẫn còn, vì vậy các nút điện từ siêu dẫn không tạo ra các trường “bản ghi”. Nhưng chúng nhẹ hơn và có kích thước nhỏ hơn so với đồng làm mát bằng nước. So với các điện cực siêu dẫn đông lạnh, chúng yêu cầu mức tiêu thụ chất làm lạnh ít hơn hàng trăm lần. (Nói chung, các điện cực siêu dẫn cũng có thể được gọi là đông lạnh - xét cho cùng, chúng được làm mát bằng cùng loại khí lỏng, nhưng theo truyền thống, chỉ có các điện cực không siêu dẫn mới được gọi là đông lạnh).

Có vẻ như với sự trợ giúp của các nút điện từ siêu dẫn, người ta có thể thu được từ trường khổng lồ. Tuy nhiên, thực tế không phải vậy - cảm ứng trường trong nút điện từ siêu dẫn bị giới hạn ở một giá trị tới hạn nhất định $B_{\kappa p}$. Tại giá trị trường tới hạn này, tính siêu dẫn biến mất. Các giá trị của $B_{\kappa p}$ là khác nhau đối với các kim loại và hợp kim khác nhau. Nội dung của $Nb_3Sn$ hiện được sử dụng rộng rãi hơn làm vật liệu cho các điện cực siêu dẫn. Đối với anh ấy $B_{\kappa p} = 30$ T (ở mức 4,2 K). Nhưng không thể thu được trường như vậy bằng cách sử dụng nút điện từ siêu dẫn từ $Nb_3Sn$. Những người thực hành sử dụng các nút điện từ từ $Nb_3Sn$ vẫn thu được các trường $B \leqslant 20$ T.

Một đóng góp quan trọng cho công nghệ tạo từ trường mạnh bằng các nút điện từ siêu dẫn là trường $B = 10 \div 15$T đã có sẵn ở hầu hết các phòng thí nghiệm vật lý. Ví dụ, điện từ siêu dẫn vừa được thảo luận, chiếm không gian vài mét vuông với tất cả các thiết bị gắn vào nó và tiêu thụ ≈ 10 lít gel lỏng mỗi ngày, và điện từ làm mát bằng nước bằng đồng tương ứng đòi hỏi phải xây dựng một trạm bơm đặc biệt.

Các lĩnh vực ứng dụng của các nút điện từ siêu dẫn sẽ mở rộng nếu tìm thấy các hợp chất siêu dẫn có giá trị lớn $B_{\kappa p}$.

Và để kết luận, chúng ta hãy đề cập đến một khả năng nữa để thu được từ trường mạnh. Chúng ta hãy nhớ điều gì làm hạn chế các giá trị cảm ứng trường khả dụng: quá nhiệt của cuộn điện từ và sự phá hủy cơ học của nó. Tuy nhiên, cả sự nung nóng đến tan chảy và hủy diệt thì không. Chúng sẽ xảy ra ngay lập tức (bạn có thể chạy trên băng, ngay cả khi băng mỏng đến mức sẽ vỡ nếu bạn dừng lại). Do đó, trong một khoảng thời gian ngắn, dòng điện lớn hơn như vậy có thể truyền qua cuộn dây điện từ mà nó “không thể chịu được” trong quá trình hoạt động lâu dài. Ở chế độ xung như vậy, có thể thu được từ trường nóng hơn trong một khoảng thời gian ngắn so với khi hoạt động ở chế độ đứng yên.

Bài tập

1. Tại cuộn dây điện từ, thu được một trường có chỉ số $B_1 = 10$ T, đồng thời nhiệt năng bị loại bỏ là $P_1 = 1$ MBt. Có thể nhận được trường $B_2 = 25$ T bằng điện từ này không? Công suất của nguồn nước chính là $V = 50$ m³/h, nhiệt độ nước trong nguồn chính là 10°C và nhiệt độ nước ở đầu ra của bộ điện từ không được vượt quá 90°C.

2. Công suất Tella được giải phóng ở cuộn dây đồng là 5 MBt. Công suất của nguồn nước chính để làm mát bộ điện từ là bao nhiêu? Tellurium của nước trong nguồn chính là 10°C, nhiệt độ của nước ở đầu ra của bộ điện từ không quá 90°C.

Mã chất làm lạnh nên là gì nếu sử dụng nitơ lỏng để làm mát? Tốc độ bay hơi của nitơ lỏng là 70 J/cm³. Cần bơm bao nhiêu hydro lỏng qua hệ thống làm mát nếu bộ điện từ được làm bằng nhôm?

Cảm ứng trường là như nhau trong cả ba trường hợp.