Стать подлинными форпостами научно-технического прогресса, привлекать к решению сложнейших задач молодые силы науки и производства — такую цель ставит партия перед научно-производственными объединениями. Придать новый импульс всей работе по развитию крупных НПО — вот что требуется в первую очередь для её успешного достижения…

В переводе с греческого «крио» означает «холод». Криогеника — это наука, изучающая способы получения, криогенного холода, процессы, протекающие при криогенных температурах — то есть ниже минус 153 градусов Цельсия.

Криогеника в 1978 году отметила свое столетие. И все же сравнительно недавно она считалась наукой сугубо теоретической и использовалась учеными для изучения физики твердого тела. Начало технического применения криогеники в СССР связано с именем выдающегося ученого и инженера, академика Петра Леонидовича Капицы. В 1939 — 1940 годах он создал две криогенные установки — для сжижения воздуха и для получения жидкого кислорода.

В последние десятилетия криогеника переживает как бы второе рождение. Все новые отрасли промышленности используют ее для внедрения новых технологических процессов и создания новых производств. Металлургия и сельское хозяйство, химия и энергетика, медицина и электроника, ядерная физика и космонавтика, биология и приборостроение, многие другие отрасли науки, техники и народного хозяйства широчайшим образом используют криогенный холод для решения сложных производственных и технологических задач.

Например, получаемый на основе криогеники кислород совершил настоящий переворот в металлургии. Чугун в домнах, сталь в мартенах и конвертерах плавится с применением кислорода. За счет этого производительность домен увеличилась в полтора раза, а расход кокса сократился на четверть. Производительность мартенов возросла в 1,4 раза, а затраты топлива уменьшились на 15 процентов. Сегодня высококачественную сталь получают кислородно-конвертерным способом: процесс плавки ведется за счет выгорания углерода в чистом кислороде. Если в мартене плавка длится 6 — 8 часов, то в конвертере — 30 — 40 минут.

Огромное количество кислорода и азота требуют химические предприятия, выпускающие аммиак, азотную и серную кислоты, метиловый спирт, полиэтилен, капролактам, изопрен и другие важные материалы, являющиеся основой для изготовления пластмасс, искусственных волокон, каучука. Азот — главное сырье и для производства минеральных удобрений

Кислород и азот, а также аргон и криптоноксеноновую смесь металлургические и химические предприятия получают на крупных воздухоразделительных установках, созданных в нашем научно-производственном объединении. Суть процесса в этих установках в общих чертах такова: с помощью криогенного холода воздух сжижают, а затем разделяют на составные части: кислород, аргон, азот, криптоноксеноновую смесь.

Расскажу еще об одном применении криогеники. Известно, что различные энергетические системы — линии электропередач, электрогенераторы, мощные магнитные системы, через которые протекает огромное количество энергии,— характеризуются значительными тепловыми потерями. В линиях электропередач около 20 процентов энергии почти в прямом смысле выбрасывается на ветер. Энергия теряется в проводах, изоляции кабелей, магнитопроводах трансформаторов, в их обмотках, обладающих большим сопротивлением. Стараясь хоть как-то уменьшить потери, электроэнергетика пошла по «высоковольтному пути» развития. Расчет был прост: чем выше напряжение, тем большей величины энергию можно передавать при той же силе тока.

Однако огромные напряжения во много раз превышают те средние значения, которые нужны потребителям. Понижать напряжение на местах? Но это опять значительные потери. И вот тут-то на помощь приходит криогеника. Она предлагает использовать явление сверхпроводимости, наблюдаемое у ряда сплавов при температурах ниже минус 260 градусов Цельсия. Техническое использование этого удивительного явления природы открыло весьма заманчивые перспективы: во много раз повысить мощность передаваемой электрической энергии в сверхпроводящих линиях электропередач. При этом можно значительно понизить напряжение.

Наибольшая единичная мощность современных электрогенераторов — 1,2 миллиона киловатт. Повышать мощность и дальше очень трудно, так как существенно вырастут размеры и вес электрогенераторов. Роторы «миллионников» весят около 100 тонн, если же повысить мощность генераторов в 2 — 4 раза, то понадобится ротор, который будет очень сложным в производстве, нетранспортабельным и малонадежным в работе. Так что же, дальнейшее повышение мощности электрогенераторов невозможно? Отнюдь. Выход есть — создание сверхпроводящих роторов, охлаждаемых жидким гелием. Вес и габариты электрогенераторов и электродвигателей резко уменьшаются, что позволяет создавать криотурбогенераторы с единичной мощностью 4 — 5 миллионов киловатт тех же размеров и веса, что обычные «миллионники». Можно создать и криогенные электродвигатели небывалой единичной мощности — 50 и даже 100 тысяч киловатт. Создание криогенных сверхпроводящих электромашин — вполне реальная и недалекая перспектива.

Широкое применение находят криогенные сверхпроводящие магнитные системы. На Рязанской ГРЭС создается необычный энергоблок мощностью 500 мегаватт. МГД-генера-тор — сердце электростанции — имеет криостат со сверхпроводящей магнитной системой, охлаждаемой жидким гелием. Гелий получается в системе криогенного обеспечения, разработанной специально для этого МГД-генератора. Такая электростанция позволит на 20 — 25 процентов поднять эффективность использования топлива. Она обеспечит снятие пиковых электрических нагрузок, столь вредных для устойчивой работы единой энергетической системы СССР.

Другая очень важная задача — поиск эффективной замены традиционного углеводородного топлива: нефти, угля, природного газа. Ведь запасы их ограничены, а потребление возрастает с каждым годом. Отличным теплоносителем должен стать водород, запасы которого в природе практически неисчерпаемы. Очень важно и то, что он как топливо не только высококалориен, но и чист в экологическом смысле: ведь продукт сгорания водорода — обыкновенная вода. Так же велики и запасы дейтерия — топлива термоядерных реакторов. И то, и другое получают в криогенных системах.

Все процессы на нашей планете связаны с температурой. Она влияет на физико-химические реакции, в том числе и на внутренние изменения, происходящие в живом организме, ускоряя или замедляя и даже прекращая их. А замедление и прекращение реакций происходит при криогенных температурах. Именно поэтому температуры на уровне жидкого азота — минус 196 градусов Цельсия — сейчас во всем мире используются для замораживания и длительного хранения различных биологических материалов.

Для этих целей выпускается специальное оборудование: криогенные биокомплексы для программного замораживания, хранения и отогрева глубокозамороженных объектов, а также малогабаритные установки для получения жидкого азота. Криогенные биокомплексы нашли широкое применение в медицине для хранения крови, костного мозга. Ведутся также успешные эксперименты по применению криогенного холода для консервирования почек, печени, сердца и многих других органов. После отогревания все их функции возобновляются. Это возможно потому, что криогенное замораживание не повреждает тканей, так как процесс протекает очень быстро и вода, находящаяся в любом живом организме, минуя кристаллическое состояние, превращается в стеклообразную массу.

Человечество уже давно знает о лечебных свойствах холода. С незапамятных времен медицина широко использует лед для снятия боли и лечения ушибов. В наши дни в хирургии применяется метод гипотермии — общего охлаждения тела при сложнейших операциях. Криогенный хирургический инструмент, охлажденный с помощью жидкого азота до 196 градусов, позволяет делать бескровные операции при тяжелых поражениях печени, удалять опухоли, полипы, катаракты...

В пищевой промышленности все чаще применяется очень быстрое замораживание жидким азотом. Такой способ гарантирует высокое качество продуктов после размораживания, в несколько раз сокращает потери влаги, так называемую усушку, по сравнению с привычным способом хранения в аммиачных и фреоновых холодильных агрегатах. Для дальних перевозок можно применять жидко-азотные рефрижераторы. Первые же опыты показали, что такие рефрижераторы выгодно отличаются от обычных, компрессионных. Они гораздо проще по конструкции, а заданная температура в холодильной камере автоматически поддерживается путем распыления жидкого азота. Несколько типов таких рефрижераторов прошли успешные испытания и внедряются в практику.

Много «профессий» у криогеники. Она незаменимая прецизионном приборостроении и радиоэлектронике. Уникальные приборы современности — мазеры — не могут обойтись без криогенных температур. С помощью криогеники получены новые интересные данные о планетах Солнечной системы. Криогенные приборы применяются для исследования строения земной коры, выявления залежей полезных ископаемых, для решения многих других задач.

Советское криогенное машиностроение бурно развивается, создаются все более совершенные криогенные системы и установки для внедрения новых технологий. Потребности страны в различном криогенном оборудовании полностью обеспечены. Часть продукции идет на экспорт. Отечественные устройства имеют высшую категорию качества и по своим научно-техническим показателям не уступают, а по ряду параметров и превосходят зарубежные аналоги.

Разработкой, конструированием и выпуском этих и многих других установок и занимаются предприятия криогенного машиностроения, где в тесном содружестве работают ученые, конструкторы, технологи и производственники.

Быть может, меня упрекнут в пристрастии, но я считаю, что криогеника — так же, как ядерная физика, кибернетика, биотехнология, робототехника — стала приметой нашего времени, одним из ведущих направлений научно-технического прогресса. Уже сегодняшние перспективы применения криогеники поистине велики, дальнейшее же ее развитие наверняка принесет еще немало находок, позволит внедрить в промышленность, сельское хозяйство, науку, в наш с вами быт новые технологии, новые типы систем и установок. Я говорю это с полной уверенностью, так как знаю, что возможности криогенных температур и сферы их применения еще не раскрыты полностью. Многое еще предстоит сделать. Впереди нас ждут нелегкие, но счастливые дороги открытий.

• Страницы:
• 1
• 2
• следующая

Представьтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.