Ученые Челябинского государственного университета и Института радиотехники и электроники имени Котельникова РАН испытали лабораторный прототип улучшенного маглева — поезда, который левитирует и движется над путями за счет силы электромагнитного поля. Такой транспорт работает за рубежом. В СССР и России было несколько экспериментальных образцов маглева, но запустить его и построить для него трассу пока не удалось.
Поезда без колес, которые парят над рельсами благодаря мощным магнитам, бывают двух типов. Первый работает на электромагнитном подвесе: в вагоне стоят электромагниты, которые притягиваются к стальным рельсам снизу. Электроника при этом постоянно регулирует ток в магнитах, чтобы поезд не «прилип» к ним. Так устроен маглев, который тестируют в Москве последние несколько лет. Маглевы такого типа требуют постоянного питания электромагнитов и сложного управления.
Маглевы второго типа, к которым относится челябинский, работают на электродинамическом подвесе. В рельсах устанавливают медные катушки, а в вагоне — элементы, которые работают как магниты только при сильном охлаждении: в их основе — низкотемпературный сверхпроводник. Поезд начинает левитировать лишь после разгона до 100 километров в час, когда магниты поезда и катушки начинают отталкиваться друг от друга. При этом такому поезду нужны колеса, а сильное магнитное поле требует повышенных мер безопасности по отношению к пассажирам.
В основе технологии челябинского маглева лежит использование высокотемпературной керамики YBaCuO — это сверхпроводник из иттрия, бария и оксида меди. Ее охлаждают, чтобы материал потерял электрическое сопротивление и как бы «приморозился» к магнитному полю трассы, обеспечивая устойчивую левитацию без сложных систем управления. За счет этого поезд сможет парить не только на большой скорости, но и сразу после старта и перед остановками.
В отличие от аналогов, требующих сверхнизкой температуры минус 269 градусов, близкой к абсолютному нулю, и охлаждаемых жидким гелием, челябинский сверхпроводник охлаждается до минус 180 градусов жидким азотом. Это упрощает процесс. Также ему не нужны очень мощные магниты, что облегчает соблюдение безопасности в отношении пассажиров.
Минус маглева из Челябинска — скорость: если зарубежные поезда такого типа разгоняются до 600 километров в час, то отечественный уступит им в быстроте и подойдет скорее для внутригородских перевозок.
Ученые испытали двухметровый макет и планируют перейти к 12-метровой модели. В перспективе исследователи хотят отказаться от жидкого азота вовсе, разработав компактные криогенные установки. Пока керамику YBaCuO в промышленных масштабах в России не производят, но специалисты рассматривают возможность наладить производство в Челябинске.
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».