Курчатов
Шрифт:
Исследователи уже тогда приступили к поискам новых сегнетоэлектриков, у которых обозначились замечательные перспективы. Игорь Васильевич видел разгадку новых сегнетоэлектриков в изучении строения веществ, определяющих их свойства. Не случайно он так завершает свою монографию «Сегнетоэлектрики», изданную в 1933 году:
«Можно думать, что только с развитием общих представлений о структуре твердого тела удастся разыскать новые сегнетоэлектрики; но вместе с тем кажется несомненным, что эта задача будет успешно разрешена и на пути решения будут получены результаты, в свою очередь существенные в общих вопросах строения вещества».
Значит, дальнейшая разработка открытия настоятельно требовала заняться вопросами строения вещества. Характерно и другое — уверенность Игоря Васильевича в том, что новые сегнетоэлектрики будут найдены.
Развитие науки подтвердило его предсказания. Через десять лет в СССР был открыт новый сегнетоэлектрик — титанат бария. Б. М. Вул всесторонне исследовал его свойства, что способствовало быстрому внедрению в практику нового материала. Потом был открыт титанат свинца и другие сегнетоэлектрики.
О том, насколько высок был уровень исследований по сегнетоэлектричеству, выполненных во главе с И. В. Курчатовым, хорошо сказал академик А. Ф. Иоффе: «Об исследованиях Курчатова мне пришлось докладывать на международном электротехническом конгрессе в Париже и в лаборатории Резерфорда в Кембридже. Опыты были произведены исключительно четко, а системы кривых, изображавших зависимости эффекта от силы поля, от температуры, с такой убедительностью демонстрировали открытие, что к ним почти не требовалось пояснений. Мой доклад мог быть прочитан на интернациональном языке диаграмм». А. Ф. Иоффе докладывал о работах Курчатова по сегнетоэлектрикам во многих странах. Однажды он высказал такое категорическое мнение: «...самый выдающийся результат в учении о диэлектриках — это сегнетоэлектрики Курчатова и Кобеко». Не случайно монография И. В. Курчатова «Сегнетоэлектрики» была переведена сразу же на французский язык.
Последняя дань диэлектрикам...
Став в двадцать семь лет заведующим физическим отделом института, Игорь Васильевич, естественно, не мог замыкаться в рамки одной какой-то проблемы. Он руководил многими исследованиями на разных направлениях, непосредственно участвовал в самых разнообразных работах.
Это и цикл работ, посвященных полупроводниковым выпрямителям и фотоэлементам, получившим сейчас широчайшее применение. Еще в 1929 году Курчатов исследовал механизм выпрямления в некоторых солях, изучал характеристики «вентильных фотоэлементов» — это название (кстати, Курчатов одним из первых ввел его в науку) означало, что открыт новый вид фотоэффекта — на границе соприкосновения двух тел. Но особое место среди всех этих работ занимает исследование карборундовых разрядников. Игорь Васильевич в своей автобиографии ставил его в один ряд с работой по сегнетоэлектрикам.
«Это была последняя дань, которую отдал Игорь Васильевич проблеме диэлектриков, перешедшей уже, впрочем, в проблему электронных полупроводников», — писал Абрам Федорович Иоффе.
Чем же близка была Курчатову эта проблема? Видимо, прежде всего тем, что диктовалась она острыми нуждами практики. С развитием электрификации страны все больше строилось высоковольтных линий, все актуальнее становилась проблема их защиты от атмосферных разрядов, в первую очередь от ударов молнии.
...Так состоялась первая встреча Игоря Васильевича с молнией, правда, пока не атомной.
При ударе молнии в линию электропередачи резко возрастает напряжение. Чтобы линия не вышла из строя, избыток напряжения нужно быстро отвести в землю. Для этого на линиях и ставят разрядники. Когда линия находится под обычным напряжением, сопротивление разрядника должно быть очень велико, чтобы ток не уходил по нему в землю. При резком возрастании напряжения (удар молнии) сопротивление разрядника должно так же резко падать, иначе избыток напряжения не успеет уйти в землю и линия выйдет из строя.
Столь своеобразно работающие сопротивления в то время уже были известны и применялись в разрядниках за границей. Но они были сложны в производстве и потому очень дороги.
И. В. Курчатов и его ученик Л. И. Русинов решили создать новое саморегулирующееся сопротивление. Было ясно, что такое сопротивление можно создать не из сплошного материала, а из зернистого, в котором между зернами остается воздушный зазор. Этот зазор будет барьером на пути тока, пока напряжение не велико. При ударе молнии напряжение возрастет, наступит пробой, и лавина тока, словно через открывшийся шлюз, стечет в землю. Из какого же материала лучше всего изготовить такое зернистое сопротивление?
Зерна из этого материала должны при малых напряжениях служить почти изолятором, а при возникновении перенапряжений мгновенно становиться хорошим проводником.
Абрам Федорович написал: «Загадочными представлялись электрические свойства применявшихся в высоковольтной технике карборундовых предохранителей».
И. В. Курчатов и его сотрудники занимались применявшимися предохранителями и искали новые, разрабатывали, внедряли.
Цитирую их высказывания: «...в порядке проб испытаны прессованные порошки карборунда и сцементированный кварцем карборунд, изготовленный заводом „Ильич“. На этом карборунде мы и провели в дальнейшем наши исследования».
Итак, и Игорь Васильевич и его сотрудники остановились на сцементированном кварцем карборунде. Карборунд — карбид кремния. Чистый карборунд — бесцветные прозрачные кристаллы, с примесями он имеет черную или зеленую окраску. Для карборунда характерны высокая теплопроводность и твердость, близкая к алмазу.
Изготовив образцы с мелкокристаллической массой и большим числом зазоров, исследователи стали измерять уменьшение сопротивления с ростом напряжения, время запаздывания при срабатывании. Выходило, что карборундовая масса может отводить удары молний не хуже зарубежных разрядников.
С завода, где ждали карборундовую массу для производства, интересовались ходом работы, поторапливали. Как-то Игорь Васильевич предложил своим коллегам:
— Не перебраться ли нам на время в заводскую лабораторию?
Проверка показала, что лучшим по качеству является зеленый карборунд, а выпускался пока черный. Завод стал готовиться к выпуску зеленого карборунда. Игорь Васильевич ходил в цехи, подробно вникал в вопросы технологии, испытывал новые образцы.
...Шли испытания образцов, выяснялось, насколько принятая технология обеспечивает стабильность электрических характеристик карборундовой массы. Производственникам кое-что пришлось изменить. Потом изучали влияние на качество сопротивления размеров зерна, давления формовки и количества связки, для которой использовались огнеупорная глина, полевой шпат и кварц,