Új Ifjúság, 1985 (33. évfolyam, 1-52. szám)
1985-01-08 / 2. szám
TECHNIKA A kriogén generátor tekercselése ^ *•> A „MELYHUTESU Leningrádban üzembe helyezték a világ első olyan turbó- generátorát, amely a szupravezetés jelenségét hasznosítja. Ennek a „mélyhűtésű“ — szakszóval: kriogén — generátornak a teljesítménye mindössze 20 MW. Mégis ez mutatja a jövőt. A 20 MW-os kriogén generátor GENERÁTOR A szovjet kutatók a hatvanas években egy új típus , a szupravezetés jelenségét hasznosító generátornak a fejlesztésébe kezdtek bele. Előbb egy kicsi, mindössze 18 kW-os generátort építettek, s ezen próbálták ki az új megoldásokat is. A most üzembe helyezett 20 MW-os kísérleti kriogén turbógenerátort e berendezés tapasztalatai alapján készítették el. A szupravezetés jelenségét 1911-ben a holland Kamerlingh-Onnes fedezte föl. Észrevette, hogy a cseppfolyós hélium hőmérsékletén, azaz mínusz 269 Celsius-fokon (4,2 K) a higanynak az egyenárammal szemben tanúsított ellenállása teljesen megszűnik. E jelenség tanulmányozására szupravezető huzalból tekercset készítettek, s azt kriosztátban — alacsony hőmérsékletet tartó berendezésben — helyezték el, s benne egyenáramot keltettek. Az áram a három évig tartó megfigyelés során a legcsekélyebb mértékben sem csillapodott. Ám a szupravezetés állapota „törékeny“-nek bizonyult: a hő, a villamosáram és a mágneses tér hatására könnyen felbomlott. A cseppfolyós héliumba merített higany és néhány más tiszta fém csak nagyon kicsi áramot képes ellenállás nélkül átereszteni, s bennük a szupravezetést — még az olyan gyenge erőtér is, mint amilyent például egy mágnespatkó kelt — képes „kikapcsolni“. Ezek a hagyományos szupravezető anyagok a villamos gépekben nem alkalmazhatók, hiszen ezekben nagy áramok folynak, s erős mágneses terek vannak. Ám a hatvanas években sikerült olyan szupravezetőket létrehozni, amelyek eléggé nagy áramot szállíthatnak erős mágneses terekben is. Például ilyen anyag a nióbiumnak és a titánnak az ötvözete. Mindamellett a kriogén technikában és a cseppfolyós hélium létrehozásában is haladást értek el. Ezzel megteremtődtek a föltételei annak, hogy a szupravezetés jelenségét az energetikában is hasznosítsák. A hagyományos generátor forgó részét (a rotorját) turbina hajtja meg. A rotor tekercselését a gerjesztőgép —' a dinamó — egyenárammal táplálja. Az áramtól átjárt tekercs körül mágneses erőtér vau, vagyis a rotor voltaképpen egy forgó elektromágnes. A generátor rögzített részében — a sztátorban — szintén vezetékek helyezkednek el. Ezeket a forgó rotornak a mágneses erővonalai metszik, ezért bennük feszültség indukálódik. Ez a feszültség arányos a mágneses erővonalaknak sűrűségével, azaz a fluxussal. Azért, hogy a fluxust növeljék, a sztátort és a rotort is acélból készítik. A gép tömegének nagy részét ez az acél teszi ki. A kriogén generátornak a működési elve ugyanolyan, mint a hagyományos gépeké, ám rotorjának a tekercselése szupravezető anyagból készült. Ebben az áram sűrűsége — minthogy ez az árammal szemben nem tanúsít ellenállást — körülbelül százszor nagyobb lehet, mint a rézhuzalban. Ezért azután a rotor tekercsében folyó áram önmagában is kellően erős mágneses teret kelt; vagyis szükségtelen, hogy a rotorba nagy tömegű acélt építsenek bele. A szta- torban továbbra Is szükség van az acélmagra, hogy a mágneses erővonalak a gép belsejében záródjanak. De azért ennek a szerkezete is egyszerűsíthető, s ebből is elvehetünk némi acélt. A hagyományos generátorban a legnagyobb terhelés a rotorra hárul. Az áram fölhevíti a tekercselését, a nagy feszültség a szigetelést teszi próbára, a nehézségi erő a tengely meghajlítására, a forgásból eredő centrifugális erő pedig a szerkezet szétszakítására törekszik. A rotornak a nagy hőterhelés és a villamos meg mechanikai igénybevételek ellenére hónapokon át megállás nélkül kell működnie, s a géptől elvárjuk, hogy élettartama legalább harminc év legyen. A kriogén generátor rotorjának ennél sokkal kisebb az igénybevétele, ám egy új feladat-hárul rá: kriosztátként kell helytállnia. A gép környezete a tekercshez — a héliumhoz — viszonyítva forró, a hő- mérsékleti különbség kb. 300 Celsius-fok. Nyilvánvaló, hogy a környezet hője igyekszik behatolni a rotorba, s már 1 J-nyi hőnek — ennyit fejleszt egy zseblámpa izzója — a beáramlása is 1,5 liter héliumot párologtat el óránként. Ezt nem könnyű megakadályozni, hiszen a rotor másodpercenként 3000ret fordul, s vaskos acéltengely- lyel csatlakozik a turbinához. E tengely mintegy „kapuként“ szolgál a hő számára. Nos, a kísérleti gép rotorja az összerakható „matrjoska“ babához hasonlítható: azaz több egymásba illesztett — rozsdaálló acélból, bronz- és titánötvözetből készült — hengerből áll. A belső hengerben'van a hélium és a szupravezető tekercs. Ez a tér a rotpr üreges tengelyén keresztül érintkezik a külvilággal; a csőtengelyben helyezték el a héliumot szállító csöveket, az á- ramforrást és a tekercset összekapcsoló á- ramvezetékeket és a különféle érzékelőknek — például a héliumszint-érzékelőnek — a vezetékeit is. A szupravezető tekercset befogadó hengert egy bronzhenger védi, a bronzhenger pedig egy titánhengerben van benne. Ez utóbbit forgatja a gőzturbina. A hengerek közötti térben vákuum van. Ez meg a kívülről érkező hőt visszaverő árnyékolórács együttesen alkotják a hőszigetelő rendszert. Ez nagyon jó hatásfokú: a rotorba másodpercenként mindössze 3 g cseppfolyós héliumot kell betáplálni. De ez sem veszteség, mert a hélium zárt körben kering: a hő hatására elpárolgó héliumot visszavezetik a hűtőberendezésekbe. A valóságos héliumveszteség — mondhatni — jelentéktelen: a rotor tengelye körül gyűrű alakú „mágneses zárat“ alakítottak ki, s ez csaknem tökéletesen megakadályozza, hogy a belső térből a hélium el- sziVárogjon. A „zár“ a tengely köré telepített és rögzített állandó mágnesekből és az ezek hézagaiban levő ferromágneses folyadékból áll. A mágneseknek a pólusai magukhoz vonzzák a folyadékban szuszpen- dált fémrészecskéket. Ezek a lebegő szemcsék állják útját a héliumnak, a tengely forgását azonban nem gátolják. Sajátos a rotor tekercselése is. Maga a huzal nióbium és titán ötvözetéből készült, s nagyon vékony. Ebből többet, 3600 darabot nyalábba fogtak, s a huzalköteget egy 2x3,55 mm keresztmetszetű rézmatricába á- gyazták bele. így ha a vezetőér valamelyik részén megszűnik a szupravezető állapot, az áram „kipréselődik“ a rézbe. És minthogy a réz kitűnő hővezető, a hő gyorsan szétszóródik, s helyreáll a szupravezető állapot, anélkül, hogy a legkisebb zavart is. észlelnénk. A kriogén gépnek a hatásfoka 0,6 százalékkal nagyobb, mint a hagyományos gépeké. A 20 MW-os kísérleti generátort Lenin- grád energiahálózatába kapcsolták be. Jelenleg egy 300 MW teljesítményű kriogén gépnek az építésén dolgoznak: ennek a tömege 160—170 t lesz — ez fele a hagyományos generátor tömegének. Ám a kriogén generátorok fejlesztésének ez is csupán az egyik állomása. A cél: 5000—10 000 MW-os gépeket építeni! Ilyen óriásokra a jövő században, a fúziós atomerőművekben lesz vagy lehet majd szükség. Nauka i Zsizny cikke nyomán A tunguszkai meteorit A svájci Die Weltwoche című hetilap szerint az ezredfordulóra 750 millió embert fenyeget az éhhalál. Jelenleg a Föld 4,5 milliárd lakójából mintegy 600 milliót sújt közvetlenül az éhínség, a rosz- szultápláltság és annak következményei. RIZS, GABONA Az emberi táplálkozás szempontjából a rizs áll az első helyen: több mint kétmilliárd embernek ez a fő tápláléka. Csak második a sorrendben a búza, a rozs, a zab, harmadik a kukorica és a burgonya. Földrészenként más-más növények magvait őrlik meg kenyérkészítéshez. így például kukoricából, kölesből, cirokból, rizsből és — sokféle burgonyából is sütnek lepényt vagy kenyeret. A rizs Dél- és Kelet-Ázsia, a cirok Afrika legfontosabb gabonája, és mert a cirok szára cukrot is tartalmaz, ipari nyersanyagként is használják.. A kukoricából általában mindenütt a világon többet termelnek, mint búzából, de zöméből takarmány lesz, és az ipar is nagy mennyiséget használ fel belőle. EMBEREK, ÉLELEM KÉSZLETEK „Mindennapi kenyerünkön“ kívül a hús- fogyasztásnak van fontos szerepe az emberi táplálkozásban. Ezután érdemben a takarmánynövények — a zöld és szárított szálas takarmányok, gabonafélék szemtermései, korpa, répa stb. — következnek. Jóllehet mind gabonából, mind hústermékekből a készletek sok-sok ezer tonnája halmozódik fel a gazdag ipari államokban, sajnos a mind nagyobb tömegeket veszélyeztető éhínséget a különféle segélyakciókkal vagy egy-egy fejlett gazdaságú kormány „nagylelkű“ egyszeri intézkedésével nem lehet megszűntetni. ÉHSÉGSTATISZTIKA A svájci hetilap éhségstatisztikája szerint jelenleg Ázsia népességének 28, Afrika lakóinak 25 és Latin-Amerika népeinek 13 százaléka rosszul táplált vagy az éhínség szélén van. Az idő sürget: alig húsz év van hátra az ezredfordulóig, és az agráripari termelést az élelmiszerprogramokkal úgy kell összehangolni, hogy a világ megtalálja az utat az éhínséggel küzdő népek megsegítéséhez. Az Egyesült Államokban neutronakti- válásos eljárással elemeztek nyolc olyan fémgolyócskát, amelyet a szibériai Kö- ves-Tunguszka folyó mentén 1908. június 30-án tapasztalt robbanás színhelyén húsz évvel ezelőtt szovjet kutatók találtak. A vizsgálat megerősítette a szovjet kutatóknak azt a megállapítását, hogy a jelenséget meteoritnak a robbanása okozta. A vizsgálat a golyócskákban egyértelműen kimutatott irídiumot, nikkelt és kobaltot, vagyis olyan elemeket, a- melyek viszonylag nagy töménységben vannak jelen a Földön kívüli anyagokban. Az is kitűnt, hogy hat golyócskában a nikkelnek és az irídiumnak az aránya megfelel a Kozmoszból ismert értéknek. A két másik golyócskában a nikkel mennyisége csekélyebb; ezt a nikkel tökéletlen lecsapódása magyarázhatja. Az elemzés szerint mind a nyolc golyócska ugyanattól az objektumtól származik. A szovjet kutatók a fémgolyókat attól a helytől, ahol a robbanás miatt a fák megtörtek, főképp északnyugatra találták. Mivel a szél akkoriban délnyugatról fújt, a golyócskák eredete aligha kétséges. A könnyen illő elemek elemzésének eredménye pedig azt a föltevést is megerősíti, hogy a robbanás nagy magasságban következett be, ahol is a világűrből érkező objektum teljesen elolvadt és porrá vált. Ennek az anyagnak, nagy része a sztratoszférába került, s az egész Föld körül oszlott szét. Ez a föltevés is igazolódott. Az Antarktisz Amundsen-Scott állomásán 1974-ben szerzett fúrómag elemzéséből megállapíthatták, hogy a szóban forgó időben, vagyis 1908-ban a légkörben az irídium mennyisége négyszerese volt az azelőttinek és az azt követőnek. Minden körülményt figyelembe véve a kutatók arra az eredményre jutottak, hogy a Köves-Tunguszka fölött felrobbant objektum tömege mintegy 7 millió t, az átmérője pedig legalább 160 m lehetett.- ahogyan az USA-ból látják _______________________________i-
