Опрос

Какой актер лучше?


 
 

«ТОПАЗ» Советский «Топаз» — первый в мире действующий термоэмиссионный...

«ТОПАЗ»
Советский «Топаз» — первый в мире действующий термоэмиссионный реакторпреобразователь, и, хотя разработки этой проблемы ведутся во многих странах: ФРГ, США, Франции, действующие установки достаточной мощности могут появиться там, по сообщениям специалистов, только через несколько лет.
Для энергетиков же проблема непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую становится все более актуальной. Ее решение обеспечит экономичность энергетических установок, их простоту и надежность и долгий срок службы. Ведь основные потери энергии происходят на ее сложном пути от котла через парогенераторы на турбину изза нескольких превращений тепловой в механическую, механической в электрическую. На этом же пути случаются поломки, изнашиваются детали и механизмы, требуется постоянное обслуживание.
Из всех известных способов прямого (непосредственного) преобразования тепла в электричество наиболее удобный, перспективный — термоэмиссионный.
Сам принцип термоэмиссии — «испарения» электронов под действием тепла — известен давно, со времен Томаса Альвы Эдисона. Если металл разогревать, свободные электроны, всегда в нем находящиеся, научатся двигаться быстрее. Когда температу
ра будет достаточно высока, энергия электронов увеличится настолько, что они начнут «испаряться» с поверхности металла. Термоэмиссия постоянно происходит в радиолампах и даже обычных лампах накаливания.
«Собрать» этот поток электронов и направить во внешнюю цепь — и термоэмиссионный генератор начнет давать ток. Но ток термоэмиссии в обычных электронных приборах чрезвычайно слаб, использовать его для энергетических целей невозможно. А чтобы его усилить, надо соблюсти изрядное число довольно сложных и тем не менее обязательных условий, изза чего, собственно, и затянулась на десятилетия реализация заманчивой идеи.
Электроны «испаряются» с металлического катода и «собираются» на аноде. Прежде всего надо было найти подходящий тугоплавкий металл и изготовить из него катод достаточно прочный и жаростойкий, иначе он постепенно исчезнет, «улетев» вместе с электронами, или будет разъеден коррозией.
Далее возникает проблема количества самих электронов, то есть вырабатываемого тока. Как только усиливали испарение электронов, сейчас же возникало явление, известное под названием «пространственного заряда». Множество электронов, не достигнув анода, повисало а межэлектродном пространстве в виде отрицательно заряженного облака и мешало нарастанию тока.
Чтобы избежать пространственного заряда, расстояние между катодом и анодом уменьшали до нескольких микрон. Но это вызывало новые конструктивные и технологические трудности. Выход нашли, когда попробовали заполнять пространство между электродами положительно заряженными ионами — парами легко образующего ионы вещества (например, цезия). Они нейтрализовали пространственный отрицательный заряд над катодом, и ток сильно увеличился.
И все же оставалась еще одна, может быть, самая главная проблема —* найти хороший источник тепла для разогрева катода, ведь нужна постоянная температура в 1500—2000 градусов Цельсия. Уголь, нефть, любое природное горючее не годились, так как при их сжигании образуются вредные для этих целей газообразные продукты, сам процесс горения сопровождается окислением элементов конструкции. А в условиях высоких температур и в окислительных средах самый стойкий металл будет быстро разрушаться коррозией. Не годилась и солнечная энергия — мощные установки требуют слишком сложных устройств для концентрации солнечных лучей, да и солнечная погода бывает не каждый день. И так оказалось, что самым надежным и самым удобным источником тепла может быть только атомный реактор, который не имеет перечисленных недостатков. Если же его объединить, как говорится, «в одном лице» с термоэмиссионным преобразователем, можно достичь почти идеала — создавать компактные, высокоэффективные установки для выработки электроэнергии, практически сколь угодно высокой мощности
Как же происходит это ценное объединение «в одном лице»? В обычном ядерном реакторе атомной электростанции ядерное топливо заключено в металлическую оболочку — получается своеобразный баллончик — тепловыделяющий элемент. Ядерное топливо выделяет тепло, металлическая «рубашка» разогревается, и тепло с нее снимается подходящим теплоносителем (жидкий металл, газ). Это
тепло отдается рабочему' телу (например, пару), приводящему во вращение турбину и далее генератор электроэнергии. Набор тепловыделяющих элементов составляет активную зону реактора. Если же тепловыделяющий элемент с оболочкой, разогревающийся до высоких температур, заключить в еще одну металлическую оболочку, оставив между оболочками небольшой, в доли миллиметра, зазор, и соединить их в электрическую цепь, то термоэмиссионный элемент будет готов. Первая, внутренняя, оболочка, разогревающаяся в результате ядерной реакции, — катод, с него испаряются электроны. Вторая, внешняя, — анод, на котором собираются электроны, стекая затем во внешнюю цепь. Пространство между катодом и анодом заполняют парами цезия, чтобы нейтрализовать пространственный заряд. Теперь остается только собрать и соединить между собой несколько » десятков и даже сотен термоэмиссионных элементов, чтобы стал ясен принцип устройства первого в мире термоэмиссионного атомного реактора «Топаз».
«Топаз», как объясняют его создатели, имеет все, что есть у обычного атомного реактора, — тепловыделяющие элементы, замедлитель и отражатель нейтронов, регуляторы мощности, теплоноситель. Но, кроме этого, у него все тепловыделяющие элементы — термоэмиссионные генераторы. Это значит, что в его активной зоне находится множество «посторонних» материалов: катоды, аноды, объединяющие их элементы, электроизоляционные материалы и так далее. Все они активно влияют на баланс нейтронов, тысячекратно усложняют расчеты, требуют десятков дополнительных экспериментов.
«Топаз» испытывался на специаль
ном стенде, снабженном многочисленными системами управления и аварийной защиты, точными измерительными приборами и системами для фиксаций всех тонкостей работы»
Испытания прошли успешно. «Топаз» устойчиво вырабатывал электрическую мощность до 10 000 ватт, в зависимости от режима, в течение всего времени испытаний. Это более чем в десять раз превышает мощность испы. танных ранее как в Советском Союзе, так и в других странах ядерных экспериментальных установок с прямым преобразованием тепла в электричество (мощность советской «Ромашки» или американского СНАП10А не превышала 500 ватт). Вместе с тем размеры «Топаза» очень невелики.
Успешные испытания «Топаза» позволяют сделать следующий шаг — начать создание компактных и достаточно мощных ядерных термоэмиссионных установок с длительным сроком службы для практического использования в разных областях: при глубоководных исследованиях морей и океанов, в полярных научных экспедициях, горнорудных работах и геологических изысканиях, а также для залач освоения космоса
і Сделано ; по заказу !
Сегодня уже никого не удивишь такими названиями, как диод или транзистор. Эти полупроводниковые приборы нашли широкое применение
~при изготовлении современной элект* ронной, радиотехнической и электро технической аппаратуры, что привелс к значительному уменьшению веса у габаритов оборудования, повысило его быстродействие, надежность и экономичность.
Дальнейший прогресс в этих направлениях связан с широким внедрением в полупроводниковое приборостроение технологии так называемых интегральных схем. Сверхминиатюрные радиоприемники и передатчики, портативные магнитофоны и телевизоры, малогабаритные электронновычислительные машины повышенного быстродействия и с большим объемом памяти — вот далеко не полный перечень, приборов и устройств, появление которых связано с развитием микроэлектроники.
Большие перспективы сулит внедрение в электронику так называемых оптоэлектронных приборов, то есть устройств, в которых связь между различными элементами системы осуществляется при помощи электромагнитных волн оптического диапазона. Значительные..'достижения в создании полупроводниковых источников света (излучательные диоды и квантовые генераторы), а также фотоприемничов в широком диапазоне длин волн позволяют рассчитывать на создание новых сверхбыстродействующих, свободных от шумов и наводок, малогабаритных приборов.
С задачей эффективного преобразования энергии солнечных лучей в электрическую успешно справляются полупроводниковые солнечные батареи, все более широко применяемые в космических исследованиях. Ряд важных проблем малой энергетики решается с помощью полупроводниковых термогенераторов. Весьма эффективными оказались полупроводниковые детекторы радиоактивных излучений. Они с успехом используются при исследованиях в космосе и в ядерной физике.
Совсем недавно универсальными полупроводниками считались германий и кремний. Но ученые настойчиво ведут . Оказалось, например, что Ценными свойствами обладает ряд так называемых полупроводниковых соединений. Уже сейчас широкое прак
тическое применение нашли двойные полупроводниковые соединения элементов третьей и пятой, второй и шестой групп периодической системы Менделеева, а также карбид кремния. Всесторонне исследуются в лабораториях еще более сложные соединения, в состав которых входят три и более элемента.
Чтобы полупроводник полностью проявил свои ценные качества, необходима прежде всего его предварительная глубокая очистка даже от самых ничтожных следов электрически активных примесей. Достаточно сказать, что допустимое «загрязнение» этих материалов можно выразить так: на каждые одиндесять миллиардов атомов основного вещества — один атом примеси! Недаром сегодня термин «продукт полупроводниковой степени чистоты» характеризует наивысшую степень очистки.
Рафинирование и обработка полупроводников связаны с использованием многих вспомогательных реактивов и материалов, к чистоте которых, как правило, предъявляются не менее жесткие требования. Вода после многократной дистилляции еще недостаточно чиста с точки зрения нужд полупроводниковой техники. Она подвергается дополнительной очистке с помощью ионообменных смол. Столь же тщательно очищаются вполне чистые в обычном понимании кислоты, щелочи, органические растворители. Природный кварц содержит значительные количества примесей, поэтому его заменяют более чистым синтетическим.
В ряде случаев приходится отказываться и от синтетического кварца, применять материалы, еще совсем недавно казавшиеся, «экзотическими», —
•. особо чистые нитриды бора и алюминия, стеклоуглерод.
Предприятия, где изготовляются полупроводники, напоминают грандиозные операционные. Кондиционирование и фильтрация воздуха, специальное «шлюзование» для очистки спецодежды от малейших следов пыли — здесь обязательное условие.
Однако, как бы ни был чист полупроводник, если он имеет полукристаллическую структуру, свойства его значительно ухудшаются. Поэтому не менее важная задача заключается в
разработке надежных методов выращивания монокристаллов полупроводниковых материалов. Основное внимание уделяется кристаллизации и^ расплава как наиболее производительному методу. Разработаны принципиально новые, эффективные методы выращивания монокристаллов, в том числе и бестигельные, с применением нагрева сопротивлением, токами высокой частоты, электронным и световым лучом, а также плазменного нагрева. От образцов размерами в миллиметры до монокристаллов метровой длины и диаметром более 10 сантиметров — такой путь проделала полупроводниковая металлургия менее чем за три десятилетия. В наши дни не представляет проблемы получение монокристаллов практически любой заданной формы — ленточных, в форме трубы, в виде калиброванных цилиндрических слитков.
Для производства монокристаллов потребовалось создать соответствующую аппаратуру. Так, монокристаллы элементарных полупроводников — германия и кремния — получают с помощью прецизионного автоматизированного оборудования, работающего в условиях глубокого вакуума, в атмосфере высокочистых инертных газов. Рабочая температура в таких установках, достигающая в ряде случаев 1500—2000 градусов Цельсия, должна поддерживаться с точностью до 0,2— 0,3 градуса. Понадобилось оборудование, действующее при давлении в 100—150 атмосфер.
Нередко приходится использовать менее производительные, но эффективные методы кристаллизации из газовой фазы или из расплавоврастворов. Это позволяет значительно снизить рабочие температуры и давления в процессе выращивания монокристаллов и повысить их чистоту.

скачать софт Заглянув один раз, вы обязательно бесплатные программы скачаете для пк с лучшего сайта последние хорошие фильмы смотреть онлайн на кинопортале или ещё можно dle шаблоны бесплатные бесплатые на лучшем сайте.
Загрузка...