kategorier: Utvalda artiklar » Intressanta fakta
Antal visningar: 18643
Kommentarer till artikeln: 0

Supraledningsförmåga inom elkraftsindustrin: nu och framtid

 

Supraledningsförmåga inom elkraftsindustrin: nu och framtidDet allmänna mönstret för vår tid är att minska klyftan mellan en viss upptäckt och dess genomförande. När detta intervall nådde hundratals år har det nu minskat till ett minimum. Till exempel är introduktionen av fotografering 112 år efter dess öppnande. Mineralgödselmedel började användas 70 år efter skapandet, telefonkommunikation - efter 50 år, sändning - efter 35, radiolokalisering efter 15, tv - efter 12, atombomben - efter 6 år, en transistor - efter 3, och en laser - efter bara 2 år.

Början på den tekniska användningen av superledare går tillbaka till 1955, då den första elektromagneten skapades med deras hjälp. 56 år har gått sedan upptäckten av supraledningsförmåga till dess introduktion. Vad är det?

Enligt vissa brittiska fysiker beror denna försening på två skäl: den otillräckliga utvecklingen av kryogen teknik och upptäckten av bara mjuka, rena superledare. Hårda material med tekniskt acceptabla parametrar blev kända först 1930 och bara ett kvarts sekel därefter skapades faktiskt ledare från sådana material. Och omedelbart byggdes en solenoid med en supraledande lindning och testades framgångsrikt. Teknisk superkonduktivitet föddes.

Således sammanföll uppfinningen och början av användningen av tekniskt lämpliga superledande material i tiden (1955). Men själva uppfinningen av superledare inträffade kanske senare. När allt kommer omkring var det först 1963 att det var möjligt att skapa verkligt fungerande ledningar som måste bromsas ner för termisk stabilisering. Paradoxalt nog är det ett faktum: införandet av superledare började åtta år tidigare än deras faktiska upptäckt.


Idag används superledare praktiskt i fysik, där stora forskningsanläggningar och nya enheter har använts under många år. Från pressen är det kända enstaka tillämpningar av superledande elektriska motorer, gyroskop, solenoider på fartyg, flygplan. Inom medicin har superledande meter magnetfält skapade av levande organismer dykt upp.

Användningen av superledare inom energisektorn och inom transport är mycket relevant. Här har förberedelserna pågått i många år, men nya maskiner och kablar är ännu inte i drift. Varför?

Det finns många skäl som skjuter upp dagen för den enorma användningen av superledare i den nationella ekonomin. Till exempel var det inte lätt att utveckla en teori om supraledningsförmåga, men det är inte mindre svårt för ingenjörer att behärska denna teori. En oväntat svår uppgift var konstruktionen av superledande ledningar, det finns inget annat ord för processen att skapa en sammansättning av flera element från olika metaller. Produktionen av supraledande band, däck och ledningar krävde utveckling av specialteknik, skapandet av specialmaskiner och till och med nya industrier.

Stora svårigheter är förknippade med den kryogena tillförseln av supraledande föremål, eftersom supraledningsförmågan uppstår endast vid mycket låga temperaturer. Kylbilar med hög effekt krävdes.

Utvecklingen av kryogen teknik är otänkbar utan att använda ett djupt vakuum, så du måste lära dig att ta emot och underhålla den. Och naturligtvis mätningar: vi behöver speciella sensorer och enheter, styrtrådar som passerar genom hålrum med olika temperaturer.

Men när det är möjligt att övervinna alla dessa svårigheter kommer det inte att vara lätt att lösa det elektriska problemet. Hittills används i högeffektiv elektroteknik strömmar av tiotals till hundratals ampère vanligtvis, och det är tekniskt och ekonomiskt möjligt att överföra strömmar tusentals gånger högre genom superledare. Men är sådana multi-amp-installationer nödvändiga?

Sådana installationer finns, men de är få. Det är inte lätt att skapa dem, eftersom den nuvarande bärförmågan hos traditionella ledare, koppar och aluminium, är begränsad. Nu med hjälp av superledare är det möjligt att upprepade gånger öka strömtätheten och själva strömmarna, skulle det vara realistiskt att prata om modernisering av alla elkraftanläggningar från kraftverk till konsumenter. Men är en sådan justering nödvändig? Om inte, varför skapa superledande elektriska komponenter?

Sådana enheter bör vara multi-ampere, detta är obestridligt. Superledare är ju ett underbart ledarmaterial. Men de elektriska kretsarna är utformade för små strömmar och mycket höga spänningar. Tja, bädda in flerampere-objekt i lågampere-kretsar? Unreal. Och komplett omstrukturering av all elektrisk energiutrustning är en enorm uppgift. Kommer superledare verkligen att hitta sin plats endast i unika fysiska installationer?

Emellertid löses svårigheterna i samband med implementeringen av superledare gradvis. När tillämpat arbete med superledare började var bristen på utbildad personal, nytt material, utrustning och apparater särskilt akut. Men fortfarande, en efter en, uppstod små modeller. Det har varit en ständig efterfrågan på nya ledningar, fluidisatorer, instrument och sensorer. Fysiker och matematiker är involverade i att lösa rent praktiska problem: bestämma kritiska fält och strömmar, utvärdera växelströmsförluster, beräkna det termostabila beteendet hos superledare i flytande helium.

Idag är hundratals forskargrupper engagerade i problemen med teknisk supraledningsförmåga. Långsiktiga forskningsplaner har identifierats, arbetskedjor har formulerats, listor över anläggningar som ska genomföras är redo.

I allmänhet kan det betraktas att det sökarbete som behövs för att skapa de ledande proverna av utrustningens superledare utfördes med cirka 30-50%. Bland de skapade modellerna finns elektromagneter för fysisk forskning och för turbogeneratorer, motorer, superledande transformatorer och kabelsektioner, lager och enheter.

"De kommande åren kommer att vara avgörande för övergången av superledare från laboratorier till industrin för storskaliga tillämpningar," säger J. Bardin, Nobelprisvinnare, två gånger.

Läs om framtidens supraledning i nästa artikel.

Mikhail Chernov https://i.electricianexp.com/sv

Fortsättning:

Framtiden är superledare

Se även på elektrohomepro.com:

  • Supraledningsförmåga inom elkraftsindustrin. Del 2. Framtiden tillhör superledare ...
  • Hög temperatur superledningsförmåga
  • Energins framtid är superledande kraftgeneratorer, transformatorer och ...
  • Inom en snar framtid kommer alla kraftkablar från superledande material ...
  • Superledande magneter

  •