Категорије: Истакнути чланци » Занимљиве чињенице
Број прегледа: 7366
Коментари на чланак: 0

Високотемпературна суперпроводност

 

Високотемпературна суперпроводностУ почетку су суперпреводници имали врло ограничену примену, јер њихова радна температура не би требало да пређе 20 К (-253 ° Ц). На пример, температура течног хелијума на 4,2 К (-268,8 ° Ц) је сасвим погодна за деловање суправодича, али потребно је много енергије за хлађење и одржавање тако ниске температуре, што је технички врло проблематично.

Високотемпературни суперпреводници које су Карл Муллер и Георг Бедноретс открили 1986. године показали су критичну температуру много вишу, а температура течног азота на 75К (-198 ° Ц) за такве проводнике је сасвим довољна за рад. Поред тога, азот је много јефтинији од хелијума као расхладног средства.

Откриће 1987. године „скок проводљивости на готово нулу“ на температури од 36К (-237 ° Ц) за једињења лантана, стронцијума, бакра и кисеоника (Ла-Ср-Цу-О) је био почетак. Тада је прво откривено својство једињења итријума, баријума, бакра и кисеоника (И - Ба - Цу - О) да показују суправодљива својства на температури од 77,4 К (-195,6 ° Ц) изнад тачке кључања течног азота.

2003. откривено је керамичко једињење Хг - Ба - Ца - Цу - О (Ф), које има критичну температуру од 138 К (-135 ° Ц) и достиже 166 К (-107 ° Ц) при притиску од 400 кбар; и 2015. године постављен је нови рекорд за водоник сулфид (Х2С), који је постао суперпроводник при притиску од 100 ГПа, на температури која не прелази 203К (-70 ° Ц).

амерички физичари

Суперпроводност као физичка појава, најпре на микроскопском нивоу, објашњена је у раду америчких физичара Јохн Бардин, Леон Цоопер и Јохн Схриффер 1957. Њихова теорија заснивала се на концепту такозваних Цоопер-ових електронских парова, а сама теорија названа је теоријом БЦС, према првим словима имена аутора, а до данас је та макроскопска теорија суперпроводника доминантна.

суперпроводност

Према овој теорији, електронска стања Цоопер-ових парова корелирају са супротним спиновима и моментима. У исто време, теорија је користила такозване трансформације Николаја Богољубова, који су показали да се суперпроводљивост може сматрати процесом вишка течности електронског гаса.

У близини Фермијеве површине електрони могу бити ефикасно привучени интеракцијом једних са другима преко фонона, а привлаче се само они електрони чија се енергија разликује од енергије електрона на Фермијевој површини за више од хВд (овде је Вд Дебие фреквенција), а остали електрони не делују.

Интеракција електрона и комбиновање у Цоопер парове. Ови парови поседују нека својства карактеристична за бозоне, а бозони након хлађења могу прећи у једно квантно стање. Дакле, захваљујући овој особини, парови се могу кретати без сударања било с решетком, било с другим електронима, односно Цоопер парови се крећу без губитка енергије.

однос волумен - снага

У пракси, супер-проводници на високим температурама омогућавају пренос електричне енергије без губитака, што њихово увођење и употребу у будућности чини корисним и ефикасним. Напајање каблова, трансформатора, електричних машина, индуктивног складиштења енергије са неограниченим роком трајања, граничника струје итд. - високотемпературни суперпроводници применљиви су свуда у електротехници.

Смањиће се димензије, смањују се губици, повећава се ефикасност производње, преноса и дистрибуције електричне енергије у целини. Трансформатори имаће мању тежину и врло мале губитке, у поређењу са трансформаторима са конвенционалним намотима. Суперпреводни трансформатори биће еколошки прихватљиви, неће их требати хладити, а у случају преоптерећења, струја ће бити ограничена.

Ограничења струје надпроводне струје су мање инерцијална. Када укључите уређаје за складиштење енергије и суперпреводне генераторе у електричним мрежама, њихова стабилност ће се повећати. Снабдевање мега-градова вршиће се суперпреводним подземним кабловима који могу да проводе и до 5 пута више струје, а полагањем таквих каблова значајно ће се уштедети градска подручја, јер ће каблови бити компактнији у поређењу са данашњим.

употреба суперпроводних каблова

Прорачуни показују да ће, на пример, изградња далековода за напајање од 1 ГВ на напону од 154 кВ, ако се користе суправодљиви каблови, коштати 38% јефтиније него ако се проводи помоћу стандардне технологије. И то узима у обзир дизајн и уградњу, јер је потребан број навоја, односно, укупан број каблова је мањи, а унутрашњи пречник цеви је такође мањи.

Значајно је да се значајна снага може пренијети преко суперпроводног кабла чак и при ниском напону, смањујући електромагнетно загађење, а то важи за густо насељена подручја где полагање високонапонских водова изазива забринутост, како међу еколозима, тако и у јавности.

Увођење високо-температурних суправодича у поље алтернативне енергије такође је обећавајуће, где рентабилност никако није секундарни фактор, а употреба суперпроводника овде ће повећати ефикасност нових извора. Штавише, током наредних 20 година у свету постоји стална тенденција ка њиховом брзом развоју.

Погледајте и на електрохомепро.цом:

  • Суперпреводни магнети
  • Суперпроводљивост у електроенергетској индустрији. Део 2. Будућност припада суперпроводницима ...
  • Суперпроводност у електроенергетској индустрији: садашњост и будућност
  • Квантна енергија позадинских електрона 3,73 кеВ - Ромил Авраменко
  • У блиској будућности сви каблови за напајање биће од суправодљивих материјала ...

  •