211service.com
Itin ploni superlaidūs kabeliai
Nacionalinio standartų ir technologijų instituto (NIST) mokslininkai surado būdą, kaip pagaminti aukštos temperatūros superlaidžius maitinimo kabelius, kurių skersmuo yra dešimtadalis esamų superlaidžių kabelių, bet gali nešti tiek pat srovės. Ploni, lankstūs kabeliai gali atverti naujas elektros energijos perdavimo galimybes ir sukurti galingus naujus magnetus.
Superlaidumo ritė: Naujo tipo aukštai temperatūrai superlaidžio kabelio skerspjūvyje matoma daugiagyslė varinė šerdis, apvyniota spirale superlaidžiomis juostomis.
Kabeliai galėtų būti lengvas ir kompaktiškas varinių maitinimo kabelių pakaitalas, sako NIST tyrėjas Ačiū van der Laanui , kuris vadovavo darbui. Su laidais pagaminti superlaidūs magnetai sukurtų daug didesnius magnetinius laukus nei įmanoma šiandien. Tokie dideli laukai būtų naudingi didelės energijos fizikai ir protonų terapijai, naudojamai vėžio gydymui.
Superlaidininkai praleidžia didelę elektros srovę, neįkaista ir neprarasdami galios, kai jie yra atvėsę. Superlaidžiuose magnetuose, esančiuose medicininiuose vaizdo gavimo įrenginiuose ir dalelių greitintuvuose, paprastai naudojami niobio lydiniai, kurie virsta superlaidžiais žemesnėje nei 10 K (-263 °C) temperatūroje. Tačiau tam tikri junginiai, pagaminti iš retųjų žemių elementų, bario, vario ir deguonies, taip pat tampa superlaidžiais aukštesnėje nei 70 K (-203 °C) temperatūroje, o tada jie gali būti aušinami naudojant skystą azotą arba helio dujas.
Aukštos temperatūros superlaidūs kabeliai buvo reklamuojami kaip perspektyvi alternatyva variniams kabeliams elektros energijos perdavimui miesto aplinkoje ir kompaktiškose erdvėse. Taip yra todėl, kad tik vienas superlaidus kabelis galėtų pakeisti daugiau nei 10 varinių kabelių, sumažindamas svorį daugiau nei 95 procentais ir pašalindamas šildymo nuostolius.
Kriogeniniai superlaidūs maitinimo kabeliai paprastai gaminami naudojant superlaidžias juostas, apvyniotas aplink kietas arba tuščiavidures metalines šerdis. Juostos yra plonos metalo juostelės, padengtos mikrometro storio superlaidininko sluoksniu ir keraminių izoliatorių plėvelėmis. Superlaidieji kabeliai neseniai buvo naudojami mažose elektros tinklo demonstracijose. Pavyzdžiui, 2006 m. Kolumbo valstijoje, Ohajo valstijoje, komunalinių paslaugų pastotėje buvo sumontuotas bismuto kabelis. Jo skersmuo yra septyni centimetrai ir gali atlaikyti 3000 amperų.
Palyginimui, van der Laanas pagamino 7,5 milimetro pločio kabelį, galintį nešti 2800 amperų. Kitas yra 6,5 milimetro skersmens ir gali išlaikyti 1200 amperų. Kabelius galima lenkti aplink kabelį, kurio skersmuo mažesnis nei ketvirtis metro.
Van der Laan prasideda nuo šerdies, pagamintos iš kelių varinių gijų, aptrauktų nailono izoliacija. Tada jis vynioja superlaidžias juostas iš gadolinio bario kuprato kintamomis kryptimis aplink šerdį. Jo eksperimentiniai rezultatai neseniai buvo paskelbti internete žurnale Superlaidininkų mokslas ir technologija .
Įprasti superlaidūs kabeliai yra lengvesni nei pagaminti iš vario, tačiau jie vis tiek yra tokie sunkūs, kad turi būti palaidoti po žeme, sako van der Laanas. Pasak jo, mokslininkai ieško galimybių juos naudoti kaip oro linijas, o ne požemines, tačiau įprasti kabeliai buvo per sunkūs, kad būtų galima naudoti oro linijas. Vienas iš mūsų kabelių pranašumų yra tai, kad jie yra daug lengvesni.
Iki šiol buvo manoma, kad superlaidžių kabelių negalima padaryti tokių plonų, sako Venkat Selvamanickam , Hiustono universiteto mechanikos inžinerijos profesorius ir aukštos temperatūros superlaidumo ekspertas. Susirūpinimas buvo tas, ar juostos gali būti sulenktos prie tokio mažo skersmens šerdies ir vis tiek išlaikyti didelę srovės pralaidumą be jokios žalos.
Davidas Larbalestieris , mokslininkas iš Nacionalinės didelio magnetinio lauko laboratorijos Talahasis mieste, Floridoje, teigia, kad nauji kabeliai yra puikus geros inžinerijos pavyzdys. Čia nėra naujo raketų mokslo. Jie taikė visiškai standartinius kabelio gamybos metodus. Tačiau Larbalestier nemano, kad naujieji kabeliai lengvai atsidurs energijos perdavimo sistemoje. Daugelis žmonių norėtų naudoti aukštos temperatūros superlaidininkus, kad pakeistų elektros komunalinių paslaugų pramonę, sako jis. Tačiau pramonė yra gana konservatyvi ir nėra pripratusi prie kriogeninių medžiagų. Kita vertus, didelė milijardų dolerių vertės superlaidininkų rinka gamina magnetus, kurie sunaudoja labai mažai energijos.
Šiuolaikiniuose superlaidžiuose magnetuose yra niobio-titano laidų, susuktų į ritinius, kurie gali sukurti daugiausia 25 Tesla magnetinius laukus. Magnetai, pagaminti naudojant naujus aukštos temperatūros superlaidžius kabelius, gali sukurti didesnius laukus, o aušinimui gali prireikti mažiau energijos. .
Mažas svoris ir lankstumas yra ypač patrauklūs kariškiams, nes jie gali pakeisti didelių gabaritų varinius kabelius, kuriais tiekiama daug energijos nuo generatorių iki ginklų ir prietaisų orlaiviuose ir laivuose. Jei žiūrite į standartinių varinių kabelių pakeitimą karinio jūrų laivyno laive, turite sugebėti ištraukti kabelį per esamus vamzdžius su daugybe staigių posūkių, sako van der Laanas. Dabar jis kuria demonstracinį laidą JAV kariuomenei. Tyrėjai adresu CERN (Europos branduolinių tyrimų organizacija) Šveicarijoje taip pat domisi plonų kabelių naudojimu kelių tūkstančių amperų srovės tiekimui į magnetus, naudojamus Didysis hadronų greitintuvas .