Застосування явища надпровідності
Інтерес до питання практичного використання надпровідників з’явився в 50-х рр., коли були відкриті надпровідники другого роду з високими критичними параметрами як за значенням щільності струму, так і за величиною магнітної індукції. В даний час використання явища надпровідності набуває все більшого практичного значення.
Відповідно до закону електромагнітної індукції, будь-який електричний струм збуджує навколо себе магнітне поле. Надпровідники проводять струм практично без втрат, якщо підтримувати їх при наднизьких температурах (низькотемпературна надпровідність – НТНП), тому вони являють собою ідеальний матеріал для виготовлення електромагнітів. У медицині широко використовується така медико-діагностична процедура як електронна томографія.
Вона проводиться на сканері, що використовує принцип ядерно-магнітного резонансу (ЯМР), і пацієнт, сам того не підозрюючи, знаходиться в лічених сантиметрах від надпровідних електромагнітів. Саме вони створюють поле, що дозволяє лікарям отримувати високоточні образи тканин людського тіла в розрізі без необхідності вдаватися до скальпелю.
Найбільше поширення з надпровідних матеріалів в електротехніці отримали сплав ніобій-титан і інтерметаліди ніобій-олово. Технологічні процеси виготовлення виключно тонких ніобій-титанових ниток і їх стабілізації досягли досить високого рівня розвитку. При створенні багатожильних провідників на основі ніобій-олова широке застосування знаходить так звана бронзова технологія.
Розвиток надпровідникової техніки пов’язаний також зі створенням ожіжітеля і рефрижераторів з усе більшою холодопродуктивністю на рівні температур рідкого гелію. Еволюція температури надпровідного переходу призвела до можливості використання холодоагентів з усе більш високою температурою кипіння:
- Рідкий гелій; Водень; Неон; Азот.
Найбільш широке реальне застосування надпровідність знаходить при створенні великих електромагнітних систем. Уже в 80-х рр. минулого століття в СРСР був здійснений запуск першої в світі установки термоядерного синтезу Т-7 з надпровідними котушками тороїдального магнітного поля.
Надпровідні котушки використовуються також для бульбашкових водневих камер, для великих прискорювачів елементарних частинок.
Виготовлення таких котушок для прискорювачів досить складно, так як вимога виключно високої однорідності магнітного поля викликає необхідність точного дотримання заданих розмірів.
В останні роки явище надпровідності все більш широко використовується при розробці турбогенераторів, електродвигунів, уніполярних машин, топологічних генераторів, жорстких і гнучких кабелів, комутаційних і токообмежуючих пристроїв, магнітних сепараторів, транспортних систем та ін. Слід також зазначити такий напрямок у роботах з надпровідності як – створення пристроїв для вимірювання температур, витрат, рівнів, тисків і т. д.
На даний момент є два головних напрямки в області застосування надпровідності: насамперед – в магнітних системах різного призначення і потім – в електричних машинах (в першу чергу, в турбогенераторах).
Надпровідник не пропускає магнітний потік, отже, він екранує електромагнітне випромінювання. Ця властивість використовується в мікрохвильових пристроях, а також при створенні установок для захисту від випромінювання при ядерному вибуху.
Магніти на основі НТНП використовуються в прискорювачах частинок і установках термоядерного синтезу – в різному науково-дослідному обладнанні. Крім того, в даний час інтенсивно проводяться роботи по створенню поїздів на магнітній подушці, де використовується так звана магнітна левітація. Прототип такого поїзда вже є в Японії, і в ньому використовується явище НТНП.
Далі, оскільки відсутність електроопору робить дуже вигідним процеси передачі енергії, вже створені прототипні лінії з низькотемпературними надпровідниками, які продемонстрували свою перспективність. А можливість надпровідників акумулювати електроенергію у вигляді циркулюючого струму використовується в сучасних промислових акумуляторах.
І нарешті, комбінація напівпровідникових і надпровідних приладів відкриває нові можливості в конструюванні електронних обчислювальних пристроїв.
Таким чином, через майже сто років з часу відкриття надпровідності вона з розряду явищ унікальних і лабораторно-курйозних перетворилася на загальновизнаний факт і джерело багатомільярдних доходів підприємств електронної індустрії.
(2 votes, average: 5.00 out of 5)