Наука и технологии России

Вход Регистрация

На току без потерь

В апреле 2009 года в Удмуртии началось первое в России промышленное производство сверхпроводников, их основа – ниобий-олово и ниобий-титан. Импульсом стал заказ для международного эксперимента ИТЭР: плазму в термоядерном реакторе должно удерживать магнитное поле такой величины, что без сверхпроводимости не обойтись. Проект масштабен, но не вечен: запуск запланирован на 2018 год. Есть ли у наших сверхпроводников другие потребители? Свою точку зрения излагает Валентин Иванов, гендиректор Высокотехнологического научно-исследовательского института неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара, входящего в контур управления Топливной компании «ТВЭЛ» госкорпорации «Росатом».

Валентин_Иванов Валентин Иванов готов пустить ток без потерь на тысячи километров и обвить сверхпроводниками всю Евразию

Справка STRF.ru:
Валентин Борисович Иванов возглавляет ВНИИНМ имени Бочвара с января 2013 года. С 1989 по 1998 год – директор НИИ атомных реакторов в Димитровграде, с 1998 по 2002 год – первый заместитель министра атомной энергии России, с 2003 по 2007 год – депутат Государственной Думы IV созыва, фракция «Единая Россия». Доктор технических наук

Сейчас сверхпроводники используют по большей части в медицине и фундаментальной науке. Насколько реальна энергетика на сверхпроводниках?

– Сверхпроводники могут сделать революцию в энергетике! Приведу пример. Наша корпорация «Росатом» будет строить атомную станцию около Калининграда. Очень может быть, что её мощность перекроет потребности Калининградской области. У избытка энергии появятся потенциальные покупатели. Придётся тянуть провода через Белоруссию и страны Прибалтики – это сотни, если не тысячи километров. Токи по проводам идут большие, потери на них огромные. Как бы тут пригодились сверхпроводники!

Представьте: вы строите громадные электростанции, они удалены от населения, никому ничем не мешают, а ток по сверхпроводящим линиям идёт на тысячи километров – и никакой потери, как будто вы генерируете электроэнергию по соседству. Это задачка для всех развитых и развивающихся стран. Стали бы у себя строить АЭС Турция или Бангладеш, если бы мы могли к ним кинуть три тысячи километров сверхпроводящего кабеля? Они бы платили за киловатты и не думали, куда деть радиоактивные отходы.

Впереди абсолютно другая энергетика! Можно избавиться от жутких потерь тепла в теплотрассах, отказаться от парового отопления. Зачем столько металла, зачем столько воды, зачем химическая подготовка? Пора переходить на электричество без потерь!


Гендиректор ВНИИНМ имени Бочвара о вкладе России в международный проект мирного термоядерного синтеза ИТЭР

Расскажите, как идёт производство сверхпроводников для термоядерного реактора ИТЭР.

– Россия должна предоставить для проекта 40% сверхпроводников. Больше половины заказа уже выполнено, в 2015 году его закроют полностью. Производство идёт на заводе в Глазове, в Удмуртии, а технология была разработана в нашем институте. Российские сверхпроводники соответствуют мировым стандартам качества – они прошли сертификацию в Европе и Японии. Теперь весь вопрос, кто станет потребителем нашей продукции после постройки ИТЭР. Пока что наши сверхпроводники низкотемпературные, работают при температуре 4,2 кельвина и для энергетики не очень-то годятся. Сами понимаете – жидкий гелий не очень дешёвая штучка.

Планируете переходить на высокие температуры?

– Уже в этом году Курчатовский институт, наш сосед, откроет технологическую линию для производства высокотемпературных сверхпроводников. Тут уже 77 кельвин, температура жидкого азота. Однако у такого сверхпроводника составляющие тоже дорогие. И пока не найдено решение, как сделать их дешевле.

Какие альтернативы?

– Наш институт сейчас работает над промежуточной сверхпроводимостью при температуре жидкого водорода – примерно 20 кельвин. Эта разработка привлекательна во многих отношениях. Мы постоянно слышим, что водород – основа энергетики и транспорта будущего. Все слышали о водородных автомобилях. Сжигая водород, вы получаете воду – экологически чище ничего не придумаешь! Теперь представьте трубопровод для жидкого водорода, а в нём – сверхпроводящий кабель для передачи электричества. Все составляющие очень дёшевы. Водорода сколько угодно. Основа сверхпроводника – диборид магния, он тоже недорог. Поэтому есть ощущение, что сейчас в мире активно будут развивать именно среднетемпературную сверхпроводимость.

Раскалённую плазму в ИТЭР удержат две системы магнитов на российских сверхпроводниках

Насколько сверхпроводники востребованы и прибыльны в России?

– К сожалению, те, кто у нас генерирует, трансформирует и передаёт электроэнергию, в сверхпроводниках особо не нуждаются. Электричество и без того дёшево: ещё с советских времён осталась разветвлённая система электропередач. Наука потребность в сверхпроводниках испытывает, но небольшую. Оборонка пока относится к ним весьма настороженно.

Однако, на мой взгляд, перспективы есть. К разработкам в области сверхпроводимости стали внимательно относиться и в правительстве, и в научных кругах. Сейчас главное – найти потенциального заказчика, начать с пилотных линий электропередач, посмотреть, как приблизить технологию к экономической выгоде.

Допустим, есть предприятие чёрной или цветной металлургии, например алюминиевое производство. Там печи с большими токами. От генератора энергии до печи километры или десятки километров проводов. Мы их делаем сверхпроводящими – и выигрыш от отсутствия потерь теоретически должен внести положительный экономический эффект. Но какой он? Нужно пробовать, смотреть, отрабатывать криогенику. Нужны насосы, входные и выходные шлюзы – целая индустрия, и делать её надо системно.

Кто ваш потенциальный потребитель?

– Могу только изложить свои размышления. Не знаю, попаду в яблочко или нет. Во-первых, те, кто использует большие токи, более 100 ампер, перестанут платить за обогрев воздуха. Правда, очень большие токи генерируют магнитные поля, разрушающие сверхпроводимость. Но всё равно потери можно уменьшить на порядок. Во-вторых, вместо висячих проводов можно проложить подземный кабель. В-третьих, сверхпроводимость позволяет громоздкое оборудование превратить в компактное. Есть сведения, что у американцев в двигателях подводных лодок токоограничители и накопители работают на низкотемпературных сверхпроводниках. Сейчас двигатель большой, как этот стол, а можно его существенно уменьшить. И лишней энергии он потреблять не будет. Кстати, такого рода разработки у нас были, но без потребителя всё встало.

Как насчёт медицинской техники?

– Пока что наши сверхпроводники дороже, чем на Западе. Надо сбрасывать их в цене или самим налаживать производство томографов. Доля стоимости сверхпроводников в томографе невелика, продавать его отдельно нерентабельно.

Исходная заготовка для получения сверхпроводника ИТЭР. Когда её пропрессуют и проволочат, получится провод длиной 40 км и диаметром 0,7 мм. В нём от 7 до 13 тысяч волокон диаметром 2 микрона – в 40 раз тоньше человеческого волоса

Вы правда верите, что можно фактически с нуля наладить настоящий российский рынок сверхпроводников?

– Конечно, мы тут отстали от Запада. В США, Европе и Японии сверхпроводники выпускают десятками километров для разных сфер. Вся проблема в маркетинге. Вот появился «Ё-мобиль» – какую подняли шумиху! Хотя понятно, что до эффективности ему далеко. А сверхпроводники уже есть! Но ни один олигарх не готов рискнуть и вложиться в первые километры линий. Спасибо, хоть государство нас поддерживает в меру своих возможностей. Полученных нами грантов достаточно, чтобы провести начальные и промежуточные НИОКР.

Когда запускали первые ракеты – вы представляете, куда улетел бюджет Советского Союза? Но денег не жалели: цели были политические. А теперь в космос туристов посылают, берут 20 миллионов долларов за полёт. О навигации и связи я даже не говорю. Космос себя окупает.

Подобное может произойти и со сверхпроводниками. Только внедрять их надо настырно. У бизнеса и общества такой менталитет: они ко всему новому относятся с большой осторожностью. Но человечество всё равно должно освоить эту технологию. Если прислушаться к Евангелию, там об этом сказано. Вспомните притчу о талантах. То, что дано Господом или природой, нельзя зарывать в землю, надо умножать. А иначе – грех и скрежет зубов.

РЕЙТИНГ

4.50
голосов: 4

Галереи

Производство высокопрочных кабелей и музей сверхпроводимости во ВНИИНМ имени Бочвара

Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов наладил выпуск высокопрочных и высокоэлектропроводных кабелей из меди с волокнами ниобия ещё в 1986 году по заказу Курчатовского института. Производство обновили «Роснано» и «Росатом», теперь его максимальный объём – 10 тонн в год. Технология востребована по всему миру, в основном для скоростного транспорта. Примечательно, что с помощью российских проводов сотрудники Национальной лаборатории в Лос-Аламосе создали в 2012 году рекордно сильное импульсное магнитное поле: 100,75 тесла.

14 фото

Обсуждение