Superconductivity sa industriya ng kuryente. Bahagi 2. Ang kinabukasan ng mga superconductor

Sa unang sulyap, ang mga bagong materyales, superconductor, ay tila kapaki-pakinabang na gamitin halos kahit saan kung saan ginagamit ang mga magnetic field at electric currents. Ngunit ganoon ba?

Upang mag-navigate ng maraming mga teknikal na gawa sa mga superconductors, dapat tandaan na walang mga superconductor, tulad ng, sa lahat. Ito ang karaniwang mga metal na kilala sa lahat, sa ilalim ng mga espesyal na kundisyon na nagpapakita ng mga hindi pangkaraniwang katangian.

Halimbawa, ang aluminyo, ay nagsasagawa ng electric current na rin sa temperatura ng silid, samakatuwid ay itinuturing na isa sa mga pinakamahusay na conductor. Ang magnetic field sa loob nito ay bahagyang pinahusay: ang mga naturang materyales ay tinatawag na paramagnets. Ang aluminyo ay perpektong nagpapadala ng init, na nangangahulugang maaari itong isaalang-alang na conduct conduct.

Kapag pinalamig sa sobrang mababang temperatura, ang mga katangian ng ilang mga metal ay nagbago nang malaki. Para sa parehong aluminyo, halimbawa, sa mga temperatura sa ilalim ng 272 ° C, nawawala ang elektrikal na pagtutol, at ang pagtaas ng kondaktibo sa kawalang-hanggan (superconductor). Ngunit ang thermal conductivity ng materyal ay halos kasing masama ng pagkasira (heat insulator). Ang magnetic field ay ganap na lumipat mula sa sample (perpektong diamagnet). Ngunit hindi ito sapat: posible na irehistro ang mga katangian ng kabuuan ng isang materyal, na sa ordinaryong temperatura ay hindi ipinapakita ang kanilang sarili nang hindi direkta.

Ang mga metal na nagpapakita ng hindi inaasahang pagsasama-sama ng mga katangian ay karaniwang tinatawag na superconductors, ngunit hindi dapat kalimutan ng isang tao ang tungkol sa mga limitasyon ng pangalang ito. Ang nabawasan na thermal conductivity ng mga bagong materyales ay bihirang ginagamit pa rin. Ang diamagnetism ng mga superconductors ay inilalapat nang may layunin. Ang mga katangian ng dami ay nabuo ang batayan ng pagkilos ng maraming mga ultra-tumpak na mga instrumento sa pagsukat.

Gayunpaman, sa paunang yugto ng pag-unlad ng isang bagong kababalaghan, ang mga interes ng karamihan sa mga mananaliksik ay nakatuon sa paggamit ng walang hanggan malaking kondaktibiti ng mga superconductors.

Lalo na matagumpay na nilikha at ginamit ay superconducting magnetic system para sa iba't ibang mga layunin. Sa katunayan, sa pamamagitan ng mga ordinaryong conductor, dahil sa labis na henerasyon ng init, ang sobrang mataas na alon ay hindi maipasa. Kapag nawala ang paglaban sa elektrikal, ang mga kasalukuyang mga density ay maaaring tumaas nang malaki. Sinamantala ng mga pisiko ang lahat: pagkatapos ng lahat, mas mataas ang kasalukuyang, mas malakas ang magnetic field. Ang mga superconductor ay maaaring lumikha ng napakalakas na electromagnets. Iyon ang dahilan kung bakit ang magnetic direksyon ng teknikal na superconductivity ay naging tiyak sa maraming taon!

Walang alinlangan na sa darating na mga dekada, ang kagamitan ay makakatanggap ng mga bagong yunit na may pinabuting katangian. Ang mga bagong accelerator, ang mga tren na may magnetic suspension na may electromagnetic traction, ang mga malalaking generator na may superconducting rotor ay nilikha. Marami at mas malakas na mga modelo ng tokamak ay itinatayo, hindi kapani-paniwalang lilitaw ang mga industriyang fusion reaksyon sa buhay ng ating henerasyon, na hindi malilikha nang walang mga superconductors. Sa loob ng ilang taon, sa mga gusali kung saan matatagpuan ang malalaking mga consumer ng koryente, posible na mai-mount ang malaking toroidal coil na na-streamline ng mga alon, na idinisenyo upang mag-autonomously na magbigay ng kuryente sa mga lokal na pag-install.

Ito ay kapaki-pakinabang upang mapagbuti ang mga istruktura ng de-koryenteng pang-engineering at palawakin ang kanilang mga kakayahan sa teknikal. Ngunit, marahil mas mahalaga, ang isa pang gawain ay upang alisin ang mga pagkalugi dahil sa pag-init ng mga conductor na na-stream ng mga electric currents. Siyempre, hindi namin pinag-uusapan ang tungkol sa mga de-koryenteng mga kable ng sambahayan, sapat na upang gumamit ng mga superconductor para sa mga nagdadala ng kasalukuyang mga conductor ng malaking pag-install ng elektrikal.

Ang kawalan ng mga pagkalugi sa mga wire ay pinapaboran ang paglikha ng superconducting magnetic system at cryoelectronic na kagamitan.Ngunit gayon pa man, ang mga bagong electromagnets ay itinayo hindi upang mabawasan ang mga pagkalugi, ngunit upang lumikha ng dating hindi matamo na mga magnetic field. At ang mga aparato batay sa mga superconductor ay posible upang makakuha ng napakataas na katumpakan ng pagsukat, bagaman ang pagtaas ng kahusayan ay makabuluhang nagpapabuti sa teknikal na pagganap ng mga supermeter.

Lubhang kapaki-pakinabang na gumamit ng mga superconductor na partikular upang mabawasan ang mga pagkalugi sa elektrikal. Ang linya ng trabaho na ito ay karapat-dapat sa suporta sa buong mundo. Halimbawa, ang mga superconducting cables ay hindi kinakailangan dahil ang mga kakayahan sa disenyo ng mga kilalang materyales ay naubos na. Ang nasabing mga linear na aparato ay higit na nakakaakit dahil maaari silang magamit upang maalis ang mga pagkalugi sa mga de-koryenteng network. Kung ang superconducting power lines ay malawak na na-deploy, ang malaking pagtitipid sa mga mapagkukunan ng gasolina ay maaaring makamit.

Ito ay kilala na ang mga organikong gasolina (langis, gas, karbon) ay nauubusan, ang kanilang produksyon ay nagiging mahirap. Ngayon, ang enerhiya ay nakatuon sa pinabilis na paglikha ng mga halaman ng nukleyar na kapangyarihan at mga nukleyar na pag-init ng halaman, sa pagbuo ng thermonuclear fusion, sa paggamit ng solar radiation energy, ang init ng mga dagat at karagatan. Ang mga dinisenyo na istasyon na nagpapatakbo sa enerhiya ng mga pagtaas ng alon at alon.

Ang mga superconductor, ayon sa kanilang likas na katangian, ay magiging perpekto para sa hangaring ito. Pagkatapos ng lahat, ang mga ugat ng mga bagong cable, generator, mga transformer ay hindi maiinitan ng mga electric currents. Sa kauna-unahang pagkakataon, ang mga tao ay maaaring magkaroon ng sinasadya na ibukod ang mga pagkawala ng Joule mula sa balanse ng mga gastos sa elektrikal. Tinatayang ang superconducting performance ng mga malalaking power plant ay magdadala ng bilyun-bilyong dolyar sa bansa.

Ang pagpapabuti ng mga teknikal na katangian ng kagamitan sa elektrikal, pagbabawas ng pagkonsumo ng gasolina, bahagyang pagpunta ngayon upang mabayaran ang mga pagkalugi sa mga conductor, hindi lahat. Ang mga superconductor ay magpapabuti sa sitwasyon sa kapaligiran sa buong mundo! Pagkatapos ng lahat, ang enerhiya ng lahat ng mga aparatong teknikal ay sa huli ay nai-convert sa init. Ang rate ng pag-init ng planeta ay mataas, naaayon sa bilis ng pag-unlad ng industriya. Ang malawakang pagpapakilala ng superconducting na de-koryenteng kagamitan ay magbabawas ng pag-agos ng init sa kalangitan, na nagpapahintulot, kung hindi maalis, pagkatapos ay bababa sa thermal polusyon ng planeta.

Ang problema ng laganap na pag-ampon ng mga superconductor sa elektrikal na engineering ay kumplikado at magkakaiba, ngunit ang mga resulta ng paggamit ng mga superconductor sa pisikal at pang-industriya na pag-install ay maaaring napakalaki.

Ang superconductivity ay isang kahanga-hangang kababalaghan. Pag-aaral ng hindi pangkaraniwang at kamangha-manghang mga katangian ng mga superconductor, ang mga pisiko ay tumagos nang malalim at mas malalim sa mga lihim ng istraktura ng bagay. Sinisikap ng mga inhinyero na gawin ang mga superconductor na kanilang tool, upang magtrabaho sila. Ang sobrang gawain para sa mga superconductors ay ang paglipat ng kanilang mga kapaki-pakinabang na katangian sa mga bagay ng bagong teknolohiya.

Mikhail Chernov