области диаметром 1 см, потребуется прокачивать через него 24 л/с жидкого
воздуха. Для обеспечения работы соленоида пришлось бы построить завод по
производству жидкого воздуха.
Может быть, в результате этих обстоятельств, а может быть, и по другим причинам,
развитие низкотемпературных, но несверхпроводящих, или, как их иногда называют,
криогенных магнитов сильно задержалось.
Первой попыткой использовать низкую температуру для снижения электрического
сопротивления была постройка в 1961 г. одного из самых больших в мире соленоидов
на 10 Тл, выполненного из алюминия, охлаждаемого жидким неоном (температура
кипения 27 К). Внутренний диаметр соленоида составил 30 см, длина 200 см, масса
алюминиевых обмоток 5 т. Это один из самых больших соленоидов в мире. Он
предназначался для термоядерных исследований и поэтому на концах имел "магнитные
пробки", в которых напряженность магнитного поля достигала 20 Тл. Однако такой
соленоид мог работать только в течение 1 мин; за это короткое время весь
запасенный в криостатах жидкий неон превращался в газ.
Сделано немало попыток создать большее магнитное поле, применив другие
охлаждающие вещества (например, жидкий азот, жидкий водород) и другие материалы
обмоток (например, натрий, запрессованный в тонкую стальную трубку). Результаты
проведенных экспериментов были многообещающими, но превзойти достигнутое пока
никто не смог.
Чаще всего такие магниты питаются от собственной энергетической установки,
вырабатывающей постоянный ток мощностью несколько тысяч киловатт. Когда этой
мощности недостаточно (как это получилось с рекордным соленоидом Кольма), на вал
машин насаживают маховик. Накопив в нем достаточную энергию, можно, как это было
сделано П.Л.Капицей, в течение короткого времени снимать с генераторов мощность,
превышающую номинальную в несколько раз.
В настоящее время генераторы, предназначенные для кратковременного питания
крупных электромагнитов, могут иметь массу роторов до нескольких сотен тонн.
В Королевском радарном центре Великобритании источником питания соленоидов
служили мощные аккумуляторные батареи, снятые с подводной лодки.
В поисках новых путей Кольм разработал конструкцию соленоида, названного им
гидромагнитом. Соленоид состоит из соосных труб, между которыми в радиальном
направлении поступает какая-нибудь хорошо проводящая электричество жидкость,
например жидкий натрий или жидкое серебро. Обе трубы помещены в небольшое
магнитное поле. Поступающая жидкость пересекает силовые линии поля, и в ней
наводится электродвижущая сила (ЭДС), под действием которой в жидкости начинает
течь электрический ток, совпадающий по направлению с током, создающим поле
возбуждения. Таким образом, сама жидкость становится обмоткой соленоида.
Магнитное поле, которое можно получить с помощью этой "обмотки", зависит от
скорости перемещения жидкости, ее электропроводности и значения поля
возбуждения. Кольм рассчитал, что в гидромагните, наполненном расплавленным
серебром, при температуре 1000 °C в магнитном поле 6 Тл при расходуемой
мощности 70 тыс. кВт и скорости поступления серебра 200 л/с можно получить
магнитное поле 40Тл.
Однако, если отвлечься от прочих трудностей, достижение столь грандиозных полей
приводит к тому, что материалы обмотки под действием давления магнитного поля
начинают течь. В соленоиде Кольма на 25 Тл давление, как уже говорилось, в 3
раза превышает давление на дне глубочайшей океанской впадины. А давление растет
пропорционально квадрату напряженности поля. При увеличении напряженности поля