Superconductivity dalam industri tenaga elektrik. Bahagian 2. Masa depan superkonduktor

Pada pandangan pertama, bahan baru, superkonduktor, seolah-olah menjadi berfaedah untuk digunakan hampir di mana-mana di mana medan magnet dan arus elektrik digunakan. Tetapi adakah itu?

Untuk menavigasi banyak karya teknikal dengan superkonduktor, perlu diingat bahawa tidak ada superkonduktor, oleh itu, sama sekali. Ini adalah logam biasa yang diketahui oleh semua, di bawah keadaan khas yang mempamerkan sifat yang tidak biasa.

Aluminium, sebagai contoh, menjalankan arus elektrik semasa pada suhu bilik, oleh itu ia dianggap sebagai konduktor terbaik. Medan magnet di dalamnya sedikit dipertingkatkan: bahan tersebut dipanggil paramagnets. Aluminium sempurna memancarkan haba, yang bermaksud ia boleh dianggap sebagai konduktor haba.

Apabila disejukkan kepada suhu yang sangat rendah, sifat beberapa logam berubah dengan ketara. Untuk aluminium yang sama, sebagai contoh, pada suhu di bawah 272 ° C, rintangan elektrik hilang, dan kekonduksian meningkat kepada infiniti (superkonduktor). Tetapi kekonduksian terma bahan hampir merosot (penebat haba). Medan magnet sepenuhnya terlantar dari sampel (ideal diamagnet). Tetapi ini tidak mencukupi: adalah mungkin untuk mendaftarkan sifat-sifat kuantum sesuatu bahan, yang pada suhu biasa nyata secara tidak langsung.

Logam yang menunjukkan kombinasi kualiti yang tidak dijangka biasanya dipanggil superkonduktor, tetapi seseorang itu tidak sepatutnya melupakan batasan nama ini. Mengurangkan kekonduksian haba bahan-bahan baru masih jarang digunakan. Diamagnetisme superkonduktor telah digunakan dengan sengaja. Ciri-ciri kuantum membentuk asas tindakan banyak alat ukur ultra-tepat.

Walau bagaimanapun, pada peringkat awal perkembangan fenomena baru, kepentingan kebanyakan penyelidik memberi tumpuan kepada penggunaan kekonduksian besar yang berkuasa.

Terutama yang dicipta dan digunakan adalah superconducting sistem magnetik untuk pelbagai tujuan. Sesungguhnya, melalui konduktor biasa, disebabkan oleh penjanaan haba berlebihan, arus terlalu tinggi tidak boleh diluluskan. Apabila rintangan elektrik telah hilang, ketumpatan semasa boleh meningkat. Fizik mengambil kesempatan daripada ini: selepas semua, semakin tinggi arus, semakin kuat medan magnet. Superconductors boleh membuat elektromagnet yang sangat kuat. Itulah sebabnya arah magnetik superkonduktiviti teknikal telah menjadi tegas selama bertahun-tahun!

Tidak syak lagi bahawa dalam dekad yang akan datang, peralatan akan menerima unit-unit baru dengan ciri-ciri yang lebih baik. Pemecut baru, keretapi dengan penggantungan magnet dengan daya tarikan elektromagnet, penjana besar dengan pemutar superkonduktor sedang dicipta. Model tokamak yang semakin kuat dibina, tidak boleh dipercayai bahawa reaktor termonuklear industri akan muncul semasa hayat generasi kita, yang tidak boleh dibuat tanpa superkonduktor. Dalam beberapa tahun, di bangunan-bangunan di mana pengguna elektrik yang besar terletak, mungkin akan dipasang gegelung toroidal yang besar yang diselaraskan oleh arus, yang dirancang untuk menyediakan bekalan elektrik kepada pemasangan tempatan secara autonomi.

Ia berguna untuk meningkatkan struktur kejuruteraan elektrik dan mengembangkan keupayaan teknikal mereka. Tetapi, mungkin lebih penting lagi, tugas lain adalah untuk membuang kerugian akibat pemanasan konduktor yang diselaraskan oleh arus elektrik. Sudah tentu, kita tidak bercakap tentang pendawaian elektrik rumah, sudah cukup untuk menggunakan superkonduktor untuk konduktor yang membawa arus elektrik pemasangan besar.

Ketiadaan kerugian dalam kabel menyokong penciptaan sistem magnetik superkonduktor dan peralatan cryoelectronic.Tetapi masih, elektromagnet baru dibina bukan untuk mengurangkan kerugian, tetapi untuk membuat medan magnet yang tidak dapat dicapai sebelumnya. Dan peranti berdasarkan superkonduktor membenarkan ketepatan pengukuran yang sangat tinggi, walaupun peningkatan dalam kecekapan meningkatkan prestasi teknikal supermeters.

Ia amat berfaedah untuk menggunakan superkonduktor secara khusus untuk mengurangkan kerugian elektrik. Garis kerja ini layak mendapat sokongan di seluruh dunia. Sebagai contoh, kabel superconducting tidak diperlukan kerana keupayaan reka bentuk bahan yang diketahui telah habis. Peranti linear sedemikian menarik terutamanya kerana ia boleh digunakan untuk menghapuskan kerugian dalam rangkaian elektrik. Sekiranya garis kuasa superconducting digunakan secara meluas, penjimatan besar dalam sumber bahan api dapat dicapai.

Adalah diketahui bahawa bahan bakar organik (minyak, gas, arang batu) habis, pengeluaran mereka menjadi semakin sukar. Hari ini, tenaga memberi tumpuan kepada penciptaan tanaman nuklear dan loji pemanasan nuklear yang dipercepatkan, mengenai pembangunan gabungan termonuklear, penggunaan tenaga sinaran matahari, haba laut dan lautan. Stesen-stesen yang direka beroperasi pada tenaga pasang surut dan ombak.

Superconductors, mengikut sifatnya, sesuai untuk tujuan ini. Lagipun, urat kabel baru, penjana, transformer tidak akan dipanaskan oleh arus elektrik. Untuk pertama kalinya, orang akan dapat secara sedar mengecualikan kehilangan Joule dari keseimbangan kos elektrik. Dianggarkan bahawa prestasi superconducting loji kuasa besar akan membawa berbilion-bilion dolar ke negara ini.

Meningkatkan ciri-ciri teknikal peralatan elektrik, mengurangkan penggunaan bahan api, sebahagiannya pergi hari ini untuk mengimbangi kerugian dalam konduktor, bukan semuanya. Superconductors akan memperbaiki keadaan alam sekitar di dunia! Lagipun, tenaga semua peranti teknikal akhirnya ditukar menjadi panas. Kadar pemanasan planet adalah tinggi, mereka sesuai dengan perkembangan perindustrian. Pengenalan peralatan superconducting elektrik yang meluas akan mengurangkan aliran masuk ke dalam atmosfera, yang membolehkan, jika tidak menghilangkan, maka sekurang-kurangnya melemahkan pencemaran haba planet ini.

Masalah penggunaan superkonduktor dalam bidang kejuruteraan elektrik adalah rumit dan pelbagai, namun hasil menggunakan superkonduktor dalam pemasangan fizikal dan perindustrian boleh menjadi besar.

Superconductivity adalah fenomena yang hebat. Mempelajari sifat superkonduktor luar biasa dan mengagumkan, ahli fizik menembusi lebih mendalam dan mendalam ke dalam rahsia struktur bahan. Jurutera berusaha untuk membuat alat superkonduktor alat mereka, untuk menjadikannya berfungsi. Supertask untuk superkonduktor adalah pemindahan sifat berguna mereka kepada objek teknologi baru.

Mikhail Chernov