Suprajohtava magneetti

Suprajohtava magneetti  on sähkömagneetti , jossa magneettikentän muodostava virta kulkee pääosin suprajohteen läpi , minkä seurauksena suprajohtavan magneetin käämin ohmiset häviöt ovat hyvin pieniä.

Toisen tyyppisiä suprajohteita voidaan käyttää käytännössä tärkeänä elementtinä magneettien suunnittelussa luomaan jatkuvia vahvoja kenttiä [1] .

Suprajohtavat materiaalit saavat suprajohtavat ominaisuudet vain matalissa lämpötiloissa, joten suprajohtava magneetti sijoitetaan nestemäisellä heliumilla täytettyyn Dewariin , joka puolestaan ​​sijoitetaan nestemäisellä typellä täytettyyn Dewariin (nestemäisen heliumin haihtumisen vähentämiseksi).

Suprajohtavia johtimia käytetään suprajohtavien magneettien valmistukseen .

Diamagneetit työnnetään ulos vahvasta vakiomagneettikentästä, mutta nämä tavallisen magneetin diamagneettisiin esineisiin vaikuttavat voimat ovat liian heikkoja, mutta suprajohtavien magneettien vahvoissa magneettikentissä diamagneettiset materiaalit, kuten lyijyn tai grafiitin palaset, voivat kellua. , ja koska hiili ja vesi ovat diamagneettisia aineita, jopa orgaaniset esineet, kuten elävät hiiretjasammakot [3] .

Suurin vuodesta 2014 on suprajohtava magneetti, jota on käytetty Large Hadron Colliderin CMS-ilmaisimen keskiosassa [4] [5] .

Sovellus

Suprajohtavia magneetteja käytetään NMR- tomografeissa (NMR - ydinmagneettinen resonanssi ) [6] ja NMR- spektrometreissä , joissa on vahva kenttä [2] .

Suprajohtavia magneetteja käytetään myös maglev-junissa [7] .

ITER käyttää suprajohtavia magneetteja, jotka on jäähdytetty nestemäisellä heliumilla [8] .

Suprajohtava magneetti on osa The Levitated Dipoli eXperiment (LDX [9] ) [10] -kokoonpanoa .

Nuclotron -kiihdytin luotiin suprajohtavien magneettien pohjalta, ehdotettiin ja kehitettiin High Energy Laboratoryssa, joka tällä hetkellä kantaa nimeä akateemikot V. I. Veksler ja A. M. Baldin [11] .

Viimeinen suprajohtava magneetti asennettiin 27. huhtikuuta 2007 Large Hadron Colliderin (LHC) tunneliin [12] . Vuonna 2010 suprajohtavat magneetit tai pikemminkin niiden sähköisten kontaktien laatu sai aikaan sen, että törmäyskone ei saavuttanut suunniteltua 7 TeV :n energiaa [13] . LHC:ssä käytetään yhteensä 1232 suprajohtavaa dipolimagneettia . Ne synnyttävät magneettikentän, jonka induktio on jopa 8,2 T [14] .

Yksi suprajohtavien magneettien lupaavista sovelluksista on superkapasiteetin energian varastointilaitteet. Esimerkiksi TOKAMAKin toroidikäämin magneettikenttään energiaa varastoituu 600 MJ eli 166 kWh , kun taas ITER - reaktorin magneettikentän energia on 41 GJ (noin 11 tuhatta kWh). Suprajohtava magneetti voi varastoida kertyneen energian mielivaltaisen pitkän ajan [15] .

Suprajohtavia magneetteja käytetään raskaassa käytössä olevissa suprajohtavuuteen perustuvissa turbogeneraattoreissa KGT-20 ja KGT-1000 [16] , [17] sekä suprajohtavien sähkökoneiden kehityksessä .

Kulttuurissa

South Parkin jaksossa 1306 "The Pine Derby " Stanin isä varastaa suprajohtavan magneetin CERNistä auttaakseen häntä voittamaan kilpailun . Kilpailun aikana auto kiihtyy äkillisesti ja menee avaruuteen ja saavuttaa näin niin sanotun "loiminopeuden" (ylittää valonnopeuden).

Katso myös

• Karvas magneetti

Muistiinpanot

1. ↑ ReFeAsO suprajohtimia voidaan käyttää erittäin voimakkaiden magneettikenttien luomiseen • Juri Erin • Tiedeuutisia elementeistä • Fysiikka . elementy.ru . Haettu 27. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 9. heinäkuuta 2014. (määrätön)
2. ↑ 1 2 NMR tutille tai kymmenen olennaista faktaa ydinmagneettisesta resonanssista . elementy.ru . Käyttöpäivä: 27. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 19. huhtikuuta 2015. (määrätön)
3. ↑ Laboratoriossa levitetyt hiiret  (englanniksi)  (linkkiä ei ole saatavilla) . Livescience.com (9. syyskuuta 2009). Haettu 21. huhtikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 31. toukokuuta 2012.
4. ↑ Magneettisivu CMS-yhteistyösivustolla . cern.ch . Haettu: 27. joulukuuta 2017. (määrätön)  (linkki ei saatavilla)
5. ↑ CMS-ilmaisin • Large Hadron Collider -laite . elementy.ru . Haettu 27. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 11. maaliskuuta 2010. (määrätön)
6. ↑ Luku 4. Suprajohtavuuden tekniikka • V. Ginzburg, E. Andryushin • Kirjaklubi aiheesta "Elementit" • Julkaistu otteita kirjoista . elementy.ru . Käyttöpäivä: 27. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 2. heinäkuuta 2014. (määrätön)
7. ↑ Luku 5. Suprajohtavuustähti • V. Ginzburg, E. Andryushin • Book Club at Elements • Julkaistu otteita kirjoista . elementy.ru . Käyttöpäivä: 27. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 2. heinäkuuta 2014. (määrätön)
8. ↑ Matkalla lämpöydinenergiaan (vastauksia kysymyksiin luennon jälkeen) . elementy.ru . Käyttöpäivä: 27. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 29. kesäkuuta 2014. (määrätön)
9. ↑ Levitated Dipoli eXperiment (downlink) . mit.edu . Käyttöpäivä: 27. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 23. elokuuta 2004. (määrätön) 
10. ↑ Helvetissä leijuva lumipallo käänsi tokamakin nurinpäin . www.membrana.ru _ Haettu 27. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 14. huhtikuuta 2015. (määrätön)
11. ↑ NUCLOTRON (pääsemätön linkki) . jinr.ru. _ Haettu 23. helmikuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 31. tammikuuta 2005. (määrätön) 
12. ↑ LHC: Luomisen ja käytön aikajana (linkki ei saatavilla) . Elements.ru . Käyttöpäivä: 14. kesäkuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 9. helmikuuta 2014. (määrätön) 
13. ↑ CERNin johdolla on vaikea valinta • Igor Ivanov • Tiedeuutisia elementeistä • LHC, fysiikka . elementy.ru . Haettu 27. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 10. heinäkuuta 2014. (määrätön)
14. ↑ LHC-magneettijärjestelmä • Suuri hadronin törmäyslaite . elementy.ru . Haettu 27. joulukuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 24. maaliskuuta 2010. (määrätön)
15. ↑ Suprajohtava sähköenergian varastointi :: PV.RF Kansainvälinen teollisuusportaali . Haettu 25. syyskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 23. huhtikuuta 2021. (määrätön)
16. ↑ Glebov, 1981 .
17. ↑ Antonov, 2013 .

Kirjallisuus

• Martin N. Wilson, Superconducting Magnets (Monographs on Cryogenics) , Oxford University Press, uusi painos (1987), ISBN 978-0-19-854810-2 .
• Yukikazu Iwasa, Case Studies in supraconducting Magnets: Design and Operational Issues (Selected Topics in supraconductivity) , Kluwer Academic / Plenum Publishers, (lokakuu 1994), ISBN 978-0-306-44881-2 .
• Habibo Brechna, Suprajohtavat magneettijärjestelmät , New York, Springer-Verlag New York, Inc., 1973, ISBN 3-540-06103-7 , ISBN 0-387-06103-7
• Van Sciver, SW; Marken, KR Suprajohtavat magneetit yli 20 Teslaa. Phys. Tänään 2002, 37
• Wang, X.; Gourlay, SA; Prestemon, S. Dipolimagneetit yli 20 Teslan: Tutkimustarpeet polun löytämiseksi korkean lämpötilan suprajohtavien REBCO-johtimien kautta. Instrumentit 2019, 3, 62
• T. Shen ja L. Garcia Fajardo, "Superconducting Accelerator Magnets Based on High-Temperature Superconducting Bi-2212 Round Wires", Instruments, voi. 4, ei. 2, 2020.
• P. McIntyre ja A. Sattarov, "On the Feasibility of a Tripler Upgrade for LHC", julkaisussa Proceedings of the 2005 Particle Accelerator Conference, toukokuu 2005,
• A.McInturff, P.McIntyre ja A. Sattaroy, "50 Tesla supraconducting solenoid for fast muon cooling ring", julkaisussa (ID: TUPAS049), Proceedings of PAC 2007, Albuquerque, New Mexico, USA, 2007, pp. 1757-1759
• Brekhna, G. Suprajohtavat magneettiset järjestelmät. - M .: Mir, 1976. - 704 s.
• Suprajohtavat solenoidit / Alekseevsky N. E. . - M .: Mir, 1965. - 287 s.

• Zenkevich VB, Sychev VV Suprajohtimiin perustuvat magneettijärjestelmät. - M .: Nauka, 1972. - 260 s.

• Altov V. A., Zenkevich V. B., Kremlev M. G., Sychev V. V. Suprajohtavien magneettisten järjestelmien stabilointi. - M . : Energia, 1975. - 328 s.
• Antonov Yu.F. , Danilevitš Ya.B. Kryoturbiinigeneraattori KTG-20: kokemus suprajohtavan sähkötekniikan luomisesta ja ongelmista. - M. : Fizmatlit, 2013. - 600 s. - ISBN ISBN 978-5-9221-1521-6 .
• Glebov IA Suprajohtavuutta käyttävät turbogeneraattorit. — L. : Nauka : Leningrad. Osasto, 1981. - 231 s.

• Wilson M. Suprajohtavat magneetit. - M . : Energia, 1985. - 405 s.
• Kremlev M. G. Suprajohtavat magneetit, "Advances in fysiikan tieteet", 1967, v. 93, no. neljä.

• Chernoplekov N. A. Suprajohtavat materiaalit modernissa tekniikassa // "Luonto" , 1979. - Nro 4.

Linkit

• suprajohtava magneetti
• [bse.sci-lib.com/article072344.html Suprajohtava magneetti]
• Suprajohtavien magneettien valmistus kansallisesta korkean magneettikentän laboratoriosta
• 1986 NbTi:n ja Nb3Sn:n arviointi hiukkaskiihdyttimen magneeteille.
• Otsikkotörmäys Geneven Colossus