211service.com
Īpaši plāni supravadoši kabeļi
Nacionālā standartu un tehnoloģiju institūta (NIST) pētnieki ir atraduši veidu, kā izgatavot augstas temperatūras supravadošus strāvas kabeļus, kas ir desmitā daļa no esošo supravadošo kabeļu diametra, bet spēj pārvadāt tikpat lielu strāvu. Plānie, elastīgie kabeļi varētu pavērt jaunus pielietojumus elektroenerģijas pārvadē un radīt spēcīgus jaunus magnētus.
Supravadītāja spole: Jauna veida augstas temperatūras supravadoša kabeļa šķērsgriezumā redzams daudzšķiedru vara serde, kas spirāli uztīta ar supravadošām lentēm.
Kabeļi varētu nodrošināt vieglu, kompaktu vara strāvas kabeļu nomaiņu, saka NIST pētnieks Paldies van der Lānam , kurš vadīja darbu. Ar kabeļiem izgatavotie supravadošie magnēti radītu daudz lielākus magnētiskos laukus, nekā tas ir iespējams mūsdienās. Šādi augsti lauki būtu noderīgi augstas enerģijas fizikā un protonu terapijā, ko izmanto vēža ārstēšanā.
Supravadītāji vada lielas elektriskās strāvas, nesasildot un nezaudējot jaudu, kad tie tiek atdzesēti. Supravadošajos magnētos, kas atrodami medicīnas attēlveidošanas ierīcēs un daļiņu paātrinātājos, parasti tiek izmantoti niobija sakausējumi, kas kļūst par supravadītspēju zem 10 K (-263 °C). Taču daži savienojumi, kas izgatavoti no retzemju elementiem, bārija, vara un skābekļa, arī kļūst par supravadītājiem augstākā temperatūrā virs 70 K (-203 °C), un tad tos var atdzesēt, izmantojot šķidro slāpekli vai hēlija gāzi.
Augstas temperatūras supravadoši kabeļi tiek uzskatīti par daudzsološu alternatīvu vara kabeļiem elektroenerģijas pārvadei pilsētas apstākļos un kompaktās telpās. Tas ir tāpēc, ka tikai viens supravadošs kabelis varētu aizstāt vairāk nekā 10 vara kabeļus, samazinot svaru par vairāk nekā 95 procentiem un novēršot siltuma zudumus.
Kriogēnos supravadošos strāvas kabeļus parasti izgatavo, izmantojot supravadošās lentes, kas aptītas ap cietiem vai dobiem metāla serdeņiem. Lentes ir plānas metāla sloksnes, kas pārklātas ar mikrometru biezu supravadītāja slāni un keramikas izolatoru plēvēm. Supravadoši kabeļi nesen tika izmantoti mazās elektrotīkla demonstrācijās. Piemēram, 2006. gadā Kolumbusā, Ohaio štatā, komunālo pakalpojumu apakšstacijā tika uzstādīts uz bismuta bāzes izgatavots kabelis. Tā diametrs ir septiņi centimetri un var izturēt 3000 ampērus.
Salīdzinājumam, van der Lāns ir izgatavojis 7,5 milimetrus platu kabeli, kas spēj pārvadāt 2800 ampērus. Vēl viens ir 6,5 milimetru diametrā un var pārvadāt 1200 ampērus. Kabeļus var saliekt ap kabeli, kura diametrs ir mazāks par ceturtdaļu metra.
Van der Laan sākas ar serdi, kas izgatavots no vairākiem vara pavedieniem, kas pārklāti ar neilona izolāciju. Pēc tam viņš ap serdi mainīgos virzienos aptin supravadošās lentes, kas izgatavotas no gadolīnija bārija kuprāta. Viņa eksperimentālie rezultāti nesen tika publicēti tiešsaistē žurnālā Supravadītāju zinātne un tehnoloģija .
Parastie supravadošie kabeļi ir vieglāki par tiem, kas izgatavoti no vara, taču tie joprojām ir tik smagi, ka tie ir jāierok zemē, saka van der Lāns. Viņš saka, ka pētnieki meklē iespējas tos izmantot kā gaisvadu līnijas, nevis pazemē, taču parastie kabeļi ir bijuši pārāk smagi, lai tos izmantotu gaisvadu. Viena no mūsu kabeļu priekšrocībām ir tā, ka tie ir daudz vieglāki.
Līdz šim tika pieņemts, ka supravadošos kabeļus nevar padarīt tik plānus, saka Venkat Selvamanickam , mašīnbūves profesors un augstas temperatūras supravadītspējas eksperts Hjūstonas Universitātē. Bažas radīja tas, vai lentes var saliekt pie tik maza diametra serdeņiem un joprojām saglabāt augstu strāvas nestspēju bez bojājumiem.
Deivids Larbalestjē , zinātnieks no Nacionālās augstā magnētiskā lauka laboratorijas Talahasī, Floridā, saka, ka jaunie kabeļi ir lielisks labas inženierijas piemērs. Šeit nav jaunas raķešu zinātnes. Viņi ir izmantojuši pilnīgi standarta metodes, lai izveidotu kabeli. Tomēr Larbalestier nedomā, ka jaunie kabeļi viegli nonāks enerģijas pārvadē. Viņš saka, ka daudzi cilvēki labprāt izmantotu augstas temperatūras supravadītājus, lai revolucionizētu elektrisko pakalpojumu nozari. Taču nozare ir samērā konservatīva un nav pieradusi pie kriogēniem līdzekļiem. No otras puses, lielais vairāku miljardu dolāru supravadītāju tirgus ražo magnētus, kas patērē ļoti maz enerģijas.
Mūsdienu supravadošie magnēti satur niobija-titāna vadus, kas savīti spoles, kas var nodrošināt ne vairāk kā 25 Tesla magnētiskos laukus. Magnēti, kas izgatavoti, izmantojot jaunos augstas temperatūras supravadošos kabeļus, varētu radīt lielākus laukus, vienlaikus potenciāli prasot mazāku jaudu dzesēšanai. .
Mazais svars un elastība ir īpaši pievilcīgi militārpersonām, jo tie aizstāj lielgabarīta vara kabeļus, kas nodrošina lielu enerģijas daudzumu no ģeneratoriem līdz ieročiem un ierīcēm lidmašīnās un kuģos. Ja skatāties uz standarta vara kabeļu nomaiņu uz Jūras spēku kuģa, jums ir jāspēj izvilkt kabeli caur esošajiem cauruļvadiem ar daudziem asiem līkumiem, saka van der Lāns. Tagad viņš veido demonstrācijas kabeli ASV armijai. Pētnieki plkst CERN (Eiropas Kodolpētījumu organizācija) Šveicē arī ir ieinteresēti izmantot plānos kabeļus, lai padotu vairākus tūkstošus ampēru strāvu magnētiem, ko izmanto Lielais hadronu paātrinātājs .