Сверхпроводящий магнит
-
Сверхпроводящие магниты
- Изготовлены из витков сверхпроводящей проволоки
- Охлаждаются до криогенных температур
- Создают интенсивные магнитные поля
-
Применение
- Используются в магнитно-резонансной томографии
- Применяются в научном оборудовании
- Используются для левитации и в железнодорожной системе maglev
-
Охлаждение
- Охлаждаются ниже критической температуры
- Используются жидкостное и механическое охлаждение
- Жидкий гелий и азот используются для охлаждения
-
Материалы для намотки
- Ниобий-титан и ниобий-олово используются для намотки
- Ванадий-галлиевый и высокотемпературные сверхпроводники также применяются
-
Структура проводника
- Обмотки изготовлены из сверхпроводников II типа
- Медь используется для повышения механической прочности
-
Операция
- Ток подается от источника постоянного тока
- Используется постоянный режим работы с коротким замыканием обмоток
-
Гашение магнита
- Происходит при переходе части катушки в нормальное состояние
- Сопровождается громким хлопком и выкипанием криогенной жидкости
- Предохранительные устройства используются для предотвращения повреждений
-
Проблемы с магнитами в БАК
- В 2008 году часть магнитов в БАК вышла из строя, что потребовало замены.
- Магниты оснащены нагревателями для защиты от гашений.
- Гашения магнитов являются обычным явлением.
-
Тренировка магнитов
- Магниты требуют тщательной подгонки для работы при высоких токах.
- Магниты БАК изначально работали при более низких токах из-за дефектов.
- Тренировка магнитов помогает им достичь требуемой способности выдерживать высокие токи.
-
История сверхпроводящих магнитов
- Идея создания сверхпроводящих магнитов предложена в 1911 году.
- Первый успешный магнит создан в 1955 году.
- В 1961 году открыты сплавы ниобий-олово и ниобий-титан.
- В 1986 году открыты высокотемпературные сверхпроводники.
-
Современные достижения
- В 2017 году магнит YBCO достиг 32 Тл.
- В 2019 году установлен новый мировой рекорд в 32,35 Тл.
- В 2022 году достигнут новый мировой рекорд в 45,22 Тл.
-
Преимущества сверхпроводящих магнитов
- Генерируют более сильные магнитные поля.
- Поле более стабильное и с меньшим уровнем шума.
- Потребляют меньше энергии.
-
Применение сверхпроводящих магнитов
- Используются в МРТ, ЯМР, масс-спектрометрах, ускорителях частиц.
- Применяются в железнодорожном транспорте и термоядерных реакторах.
-
Примеры использования
- В Японии построена линия Тюо Синкансэн на магнитной подвеске.
- В ускорителе частиц LHC используются ниобий-титановые магниты.
- В термоядерном реакторе ITER используются ниобий-олово магниты.