Сверхпроводимость и с чем её едят.

 
RU я уехал #01.02.2015 22:54
+
-
edit
 

я уехал
TEvg-2

мракобес

Хотелось бы узнать некоторые ньюансы связанные с высокотемпературными (>80 К) сверхпроводниками 2-рода. Как-то:
Как делают катушки из керамического по факту материала? Как изолируют витки друг от друга? Как организуется в деталях охлаждение жидким азотом?
Как запустить в сверхпроводящую катушку ток? Каких значений токов и магнитных полей можно достичь по факту?
 
EE Татарин #02.02.2015 04:16  @TEvg-2#01.02.2015 22:54
+
+1
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
я.у.> Как делают катушки из керамического по факту материала?
Сложно и трудно. Там может и не быть "катушек" как таковых - собссно, для СП пофигу один виток или 1000 (в обычных катушках это нужно чтобы обеспечить какое-то рабочее напряжение, тут же оно в любом случае близко к нулю). Можно брать сплошной кусок керамики с дыркой, ток вокруг дырки будет тот же самый.
Но массив ВТСП керамики - это сложно технологически.
Есть альтернативный подход - ВТСП-ленты.

я.у.> Как изолируют витки друг от друга?
Если есть нужда - изолятором. Там может быть проблема в криостойкости материала, а так...

я.у.> Как организуется в деталях охлаждение жидким азотом?
Чаще всего ВТСП-устройство целиком находится в дюаре, куда залит азот. Простой случай - азот тихо испаряется, устройство охлаждается. Азот вообще такая приятная жидкость - изолятор, неактивен, совместим с воздухом и большинством материалов. Залил - и порядок.
Но если нужны большие поля, то лучше иметь температуры пониже, и вот тут начинаются пляски с бубном: герметичный объём под откачкой, гелий, неон...
"Сухие" системы, без азота тоже есть.

я.у.> Как запустить в сверхпроводящую катушку ток?
Запустить ток в теории просто: часть кольца переводим в обычное состояние (чаще и проще всего нагревом, но можем полем или локальным током), пропускаем ток, делаем участок снова сверхпроводящим, вуаля - ток заперт. Ток можно запускать напрямую или через магнитное поле - трансформатором. Размыкаем кольцо, создаём внешней катушкой поле, замыкаем кольцо, выключаем катушку. Поле при этом остаётся "вмороженым" в кольцо. Бонус в том, что так можно обойтись без металлического контакта с холодным объёмом.
Есть и более хитрые/экзотичные схемы с трансформатором потока, когда поле запихивается через малое кольцо в большое порциями. Или просто с трансформатором.

На практике всё это, разумеется, сопровождается большим гемороем. Потому что есть тёплый объём и есть холодный, а между ними - как минимум дюар. :) А металлический контакт из азота в комнату, да ещё и на большие токи не рулит совершенно... :)

я.у.> Каких значений токов и магнитных полей можно достичь по факту?
Поле - ОЧЕНЬ зависит от объёма. Несколько Тл - относительно легко. Дальше начинаются сложности. Где-то 4-5Тл было (практическим) пределом несколько лет назад (как сейчас - не знаю), за которым уже легче использовать "тёплый" магнит. В теории - есть условно-серийные ВТСП с критполем до 20Тл (ессно, это уже не при азоте; вообще, как только большИе поля - это уже не азот). Но это не значит, что можно из этого ВТСП сделать катушку с таким полем.

А токи... токи - ограничены только сечением. Порядка сотен А-кА/мм2 с небольшим вполне реально и серийненько так. Это для массива (то есть, очень небольших объектов и уникальных, штучных лабораторных изделий).
Для промышленно выпускаемых лент (шириной в 5-10мм и толщиной в доли мм) нормальны токи в первые сотни ампер. При этом не всё сечение ленты - это ВТСП, ессно.
В общем-то, всё сечение ВТСП занять на практике и невозможно: в силу физики ВТСП крайне желательны проводящие шунты - шунтировать участки, которые перешли из СП-состояние в изолирующее.

Абсолютные рекорды обсуждать смысла нет. Люди, которые делают эти материалы, являются носителями уникальных ноу-хау и запросто может быть, что технология только ими и воспроизводима (и они не могут объяснить почему :) даже с образцами). Это если допустить, что они хотят объяснять. И изготовление любого образца (успех не гарантируется) должен обсуждаться именно с этими людьми в частном порядке.
Есть ещё много разного из категории "лучше промышленного", но это опять же - частные разговоры с конкретными людьми конкретных лабораторий о вполне конкретных штуках конкретных размеров и характеристик (с некоторым неконкретным процентом успеха), и далеко не факт, что разговор сведётся к деньгам. Шаг в сторону - и рынка как такового нет.

Поэтому на практике всё, что не может сделать Американ Семикондактор - не существует, и есть миф типа "давным-давно, в одной далёкой Галактике". Ну, утрирую (есть японские, китайские, немецкие и уже русские аналоги, да и разнообразие какое-то всё же есть), но суть какая-то такая: в значимых количесвах и повторяемо люди могут делать очень счётное число ВТСП-изделий. И из полуфабрикатов доступны ленты... и всё, вроде. Остальное - только в составе готовых изделий.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  40.0.2214.9340.0.2214.93
RU я уехал #02.02.2015 11:17  @Татарин#02.02.2015 04:16
+
-
edit
 

я уехал
TEvg-2

мракобес

Насколько я понимаю проще получить 4-5 Тл на простом электромагните.
 
EE Татарин #02.02.2015 11:35  @TEvg-2#02.02.2015 11:17
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
я.у.> Насколько я понимаю проще получить 4-5 Тл на простом электромагните.
Да. Конечно!
Если только нет нужды держать 5Тл долго.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  

ahs

координатор
★★★
я.у.> Насколько я понимаю проще получить 4-5 Тл на простом электромагните.

Не проще в общем случае, получаются очень серьёзные требования к подсистеме питания. Если это огромный металлургический завод, то катушку не проблема запитать, а вот МРТ массово перешли на криогенику, бо запитаны от 380 В с соответствующим сечением.
Как показали исследования, те кто занимается утренней гимнастикой умирают гораздо реже, потому что их гораздо меньше.  
RU я уехал #02.02.2015 12:05  @ahs#02.02.2015 11:55
+
-
edit
 

я уехал
TEvg-2

мракобес

Я имел ввиду малые объемы камеры до 300 мл. В таких масштабах какое нужно питание электромагниту, чтобы обеспечить 5 Тл в течении 5 сек?
 
?? Татарин #02.02.2015 12:17  @TEvg-2#02.02.2015 12:05
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
я.у.> Я имел ввиду малые объемы камеры до 300 мл. В таких масштабах какое нужно питание электромагниту, чтобы обеспечить 5 Тл в течении 5 сек?
Проблема вообще не с питанием у тебя будет. Там киловатт от силы 5-20 надо будет (опять же - ОЧЕНЬ зависит от конкретного объёма и размерностей).
Проблема с конструктивом (механической прочностью) и охлаждением. Но если 5с, то можно вообще и без охлаждения серьёзного обойтись, чисто на теплоёмкости катушки выехать. Ну, если совсем плохо и нужно много импульсов подряд - с испарительными вставками, причём, даже без подвода воды, чисто на залив.
Это почти гаражная технология.

В отличие от СП. :)
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  39.0.2171.9939.0.2171.99

в начало страницы | новое
 
Поиск
Поддержка
Поддержи форум!
ЯндексЯндекс. ДеньгиХочу такую же кнопку
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru