Supravodivý magnet

Supravodivý magnet  je elektromagnet, ve kterém proud vytvářející magnetické pole protéká převážně supravodičem , v důsledku čehož jsou ohmické ztráty ve vinutí supravodivého magnetu velmi malé.

Supravodiče druhého druhu lze v praxi využít jako důležitý prvek při konstrukci magnetů pro vytváření konstantních silných polí [1] .

Supravodivé materiály získávají supravodivé vlastnosti pouze při nízkých teplotách, takže supravodivý magnet je umístěn v Dewarově nádobě naplněné kapalným héliem , která je zase umístěna v Dewarově nádobě naplněné kapalným dusíkem (pro snížení vypařování kapalného helia).

Supravodivé dráty se používají k výrobě supravodivých magnetů .

Diamagnety jsou vytlačovány ze silného konstantního magnetického pole, ale tyto síly působící na diamagnetické předměty z obyčejného magnetu jsou příliš slabé, nicméně v silných magnetických polích supravodivých magnetů mohou diamagnetické materiály, jako jsou kousky olova nebo grafitu, plavat a protože uhlík a voda jsou diamagnetické látky, mohou se i organické předměty, jako jsou živé myšiažáby [3] .

Největší od roku 2014 je supravodivý magnet použitý v centrální části CMS detektoru na Large Hadron Collider [4] [5] .

Aplikace

Supravodivé magnety se používají v NMR tomografech (NMR - nukleární magnetická rezonance ) [6] a v NMR spektrometrech se silným polem [2] .

Supravodivé magnety se používají i ve vlacích maglev [7] .

ITER využívá supravodivé magnety chlazené kapalným héliem [8] .

Supravodivý magnet je součástí nastavení The Levitated Dipole eXperiment (LDX [9] ) [10] .

Urychlovač Nuclotron vznikl na bázi supravodivých magnetů, navržených a vyvinutých ve High Energy Laboratory, která v současnosti nese jméno akademiků V. I. Vekslera a A. M. Baldina [11] .

27. dubna 2007 byl v tunelu Velkého hadronového urychlovače (LHC) instalován poslední supravodivý magnet [12] . V roce 2010 to byly supravodivé magnety, respektive kvalita jejich elektrických kontaktů , která způsobila, že urychlovač nedosáhl své projektované energie 7 TeV [13] . Na LHC je použito celkem 1232 supravodivých dipólových magnetů . Vytvářejí magnetické pole s indukcí až 8,2 T [14] .

Jednou ze slibných aplikací supravodivých magnetů jsou superkapacitní zařízení pro ukládání energie. Například v magnetickém poli toroidního vinutí TOKAMAKU je uloženo 600 MJ energie, neboli 166 kWh , zatímco energie magnetického pole reaktoru ITER je 41 GJ (asi 11 tisíc kWh). Supravodivý magnet dokáže uchovat nahromaděnou energii po libovolně dlouhou dobu [15] .

Supravodivé magnety se používají v těžkých turbogenerátorech KGT-20 a KGT-1000 na bázi supravodivosti [16] , [17] a při vývoji supravodivých elektrických strojů .

V kultuře

V epizodě South Park 1306 „The Pine Derby “ Stanův otec ukradne supravodivý magnet z CERNu , aby mu pomohl vyhrát závod . Vůz během závodu náhle zrychlí a vyrazí do prostoru a přitom dosáhne tzv. „warp rychlosti“ (překročí rychlost světla).

Viz také

• Hořký magnet

Poznámky

1. ↑ Supravodiče ReFeAsO lze použít k vytvoření velmi silných magnetických polí • Yuri Erin • Vědecké zprávy o prvcích • Fyzika . elementy.ru _ Získáno 27. prosince 2017. Archivováno z originálu 9. července 2014. (neurčitý)
2. ↑ 1 2 NMR pro figuríny aneb deset základních faktů o nukleární magnetické rezonanci . elementy.ru _ Datum přístupu: 27. prosince 2017. Archivováno z originálu 19. dubna 2015. (neurčitý)
3. ↑ Mice Levitated in Lab  (anglicky)  (odkaz není dostupný) . Livescience.com (9. září 2009). Získáno 21. dubna 2012. Archivováno z originálu 31. května 2012.
4. ↑ Magnetická stránka na webu pro spolupráci CMS . cern.ch . Staženo: 27. prosince 2017. (neurčitý)  (nedostupný odkaz)
5. ↑ Detektor CMS • Zařízení Large Hadron Collider . elementy.ru _ Získáno 27. prosince 2017. Archivováno z originálu 11. března 2010. (neurčitý)
6. ↑ Kapitola 4. Technika supravodivosti • V. Ginzburg, E. Andryushin • Knižní klub o „Prvcích“ • Publikované úryvky z knih . elementy.ru _ Datum přístupu: 27. prosince 2017. Archivováno z originálu 2. července 2014. (neurčitý)
7. ↑ Kapitola 5. Hvězda supravodivosti • V. Ginzburg, E. Andryushin • Knižní klub u živlů • Publikované úryvky z knih . elementy.ru _ Datum přístupu: 27. prosince 2017. Archivováno z originálu 2. července 2014. (neurčitý)
8. ↑ Na cestě k termonukleární energii (odpovědi na otázky po přednášce) . elementy.ru _ Datum přístupu: 27. prosince 2017. Archivováno z originálu 29. června 2014. (neurčitý)
9. ↑ Experiment s levitovaným dipólem (downlink) . mit.edu . Datum přístupu: 27. prosince 2017. Archivováno z originálu 23. srpna 2004. (neurčitý) 
10. ↑ Levitující sněhová koule v pekle obrátila tokamak naruby . www.membrana.ru _ Získáno 27. prosince 2017. Archivováno z originálu 14. dubna 2015. (neurčitý)
11. ↑ NUCLOTRON (nepřístupný odkaz) . jinr.ru. _ Získáno 23. února 2018. Archivováno z originálu 31. ledna 2005. (neurčitý) 
12. ↑ LHC: Časová osa vytvoření a provozu (odkaz není k dispozici) . Elements.ru _ Datum přístupu: 14. června 2014. Archivováno z originálu 9. února 2014. (neurčitý) 
13. ↑ Vedení CERN stojí před těžkou volbou • Igor Ivanov • Vědecké novinky o prvcích • LHC, fyzika . elementy.ru _ Získáno 27. prosince 2017. Archivováno z originálu 10. července 2014. (neurčitý)
14. ↑ Magnetický systém LHC • Zařízení velkého hadronového urychlovače . elementy.ru _ Získáno 27. prosince 2017. Archivováno z originálu dne 24. března 2010. (neurčitý)
15. ↑ Supravodivé úložiště elektrické energie :: PV.RF Mezinárodní průmyslový portál . Získáno 25. září 2018. Archivováno z originálu 23. dubna 2021. (neurčitý)
16. ↑ Glebov, 1981 .
17. ↑ Antonov, 2013 .

Literatura

• Martin N. Wilson, Supravodivé magnety (monografie o kryogenice) , Oxford University Press, Nové vydání (1987), ISBN 978-0-19-854810-2 .
• Yukikazu Iwasa, Případové studie v supravodivých magnetech: konstrukční a provozní problémy (vybraná témata v supravodivosti) , Kluwer Academic / Plenum Publishers, (říjen 1994), ISBN 978-0-306-44881-2 .
• Habibo Brechna, Superconducting magnet systems , New York, Springer-Verlag New York, Inc., 1973, ISBN 3-540-06103-7 , ISBN 0-387-06103-7
• Van Sciver, SW; Marken, KR Supravodivé magnety nad 20 Tesla. Phys. Dnes 2002, 37
• Wang, X.; Gourlay, SA; Prestemon, S. Dipólové magnety nad 20 Tesla: Potřeby výzkumu pro cestu přes vysokoteplotní supravodivé vodiče REBCO. Nástroje 2019, 3, 62
• T. Shen a L. Garcia Fajardo, "Supravodivé urychlovací magnety založené na vysokoteplotních supravodivých Bi-2212 kulatých drátech," Instruments, sv. 4, č. 2, 2020.
• P. McIntyre a A. Sattarov, „O proveditelnosti trojité modernizace pro LHC“, ve sborníku z konference o urychlovači částic z roku 2005, květen 2005,
• A.McInturff, P.McIntyre a A. Sattaroy, „50 Tesla supravodivý solenoid pro rychlý chladicí prstenec mionů“, v (ID: TUPAS049), Proceedings of PAC 2007, Albuquerque, Nové Mexiko, USA, 2007, str. 1757–1759
• Brekhna, G. Supravodivé magnetické systémy. — M .: Mir, 1976. — 704 s.
• Supravodivé solenoidy / Alekseevsky N. E. . — M .: Mir, 1965. — 287 s.

• Zenkevich VB, Sychev VV Magnetické systémy na bázi supravodičů. - M. : Nauka, 1972. - 260 s.

• Altov V. A., Zenkevich V. B., Kremlev M. G., Sychev V. V. Stabilizace supravodivých magnetických systémů. - M .: Energie, 1975. - 328 s.
• Antonov Yu.F. , Danilevich Ya.B. Generátor kryoturbíny KTG-20: zkušenosti s tvorbou a problematikou supravodivé elektrotechniky. - M. : Fizmatlit, 2013. - 600 s. - ISBN ISBN 978-5-9221-1521-6 .
• Glebov IA Turbogenerátory využívající supravodivost. — L. : Nauka : Leningrad. oddělení, 1981. - 231 s.

• Wilson M. Supravodivé magnety. - M .: Energie, 1985. - 405 s.
• Kremlev M. G. Supravodivé magnety, „Pokroky ve fyzikálních vědách“, 1967, v. 93, no. čtyři.

• Černoplekov N. A. Supravodivé materiály v moderní technologii // "Příroda" , 1979. - č. 4.

Odkazy

• supravodivý magnet
• [bse.sci-lib.com/article072344.html Supravodivý magnet]
• Výroba supravodivých magnetů z Národní laboratoře vysokého magnetického pole
• 1986 hodnocení NbTi a Nb3Sn pro magnety urychlovače částic.
• Čelní srážka Coloss of Geneva