Вывоз мусора: musor.com.ru
Главная | Контакты: Факс: 8 (495) 911-69-65 |

Сверхпроводящих материалов



МАГНИТ СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ — соленоид или электромагнит с обмоткой из материала, находящегося в состоянии сверхпроводимости. Электрич. ток, наведённый в этой замкнутой накоротко обмотке, сохраняется практически сколь угодно долго и создаёт стабильное магнитное поле. Совр. сверхпроводящие материалы позволяют получать в М. с. поля с магнитной индукцией до 20Т{200 кГс).

По мере истощения запасов нефти и газа и все большего использования их в качестве сырья для химической промышленности энергетика должна переводиться на дешевый уголь и ядерное топливо. Себестоимость угля, добываемого карьерным способом (например, в Экибастузеком и Канско-Ачинском месторождениях СССР), сопоставима с себестоимостью нефти и газа, но его транспортирование обходится гораздо дороже и сопровождается потерями. Поэтому ставится задача сооружения ТЭС в местах добычи угля с передачей электроэнергии в другие районы через Единую энергетическую систему (ЕЭС), но это удорожает строительство и приводит к потерям электроэнергии в сетях. По подсчетам академика В. И. Попкова и его сотрудников, за год только на коронный разряд теряется около 100 МВт-ч электроэнергии на 1 км линии переменного тока. Огромная протяженность линий электропередач в нашей стране приводит к большим потерям. В будущем предполагается заключение проводов в специальные газовые оболочки, предотвращающие разряд, и переход на сверхпроводящие материалы (пока несуществующие), сохраняющие свои свойства при нормальных температурах.

Широко развернувшиеся вслед за этим поиски новых сверхпроводников привели к волнующим открытиям. Во многих странах были обнаружены новые сверхпроводящие материалы, только уже не металлы, а сплавы и особые соединения, которые не теряли сверхпроводящих свойств даже при очень больших токах и в сильных магнитных полях. Этими материалами оказались в основном сплавы и соединения ниобия. Теперь можно было приступать к созданию проволоки, кабелей и шин из сверхпроводящих материалов, к техническому использованию сверхпроводимости.

статора и электрическая плотность в обмотках статора достигают значений, гораздо больших, чем это практически возможно. Если в будущем потребуются генераторы большей мощности, будут разработаны другие конструкции. Наиболее многообещающими являются разработки, связанные с использованием сверхпроводимости, так как высокие магнитные поля и токи, которые связаны с этим, делают возможным уменьшить необходимость, интенсификации магнитных полей, получающихся при использовании железа. Это позволит увеличить мощность, сохраняя размеры и массу существующих установок. Но здесь возникает проблема материалов. Сверхпроводящие материалы для постоянного тока с подходящими электрическими свойствами уже имеются в нашем распоряжении, а сверхпроводящие материалы для переменного тока, вероятно, еще нет. Например, проектирование и сооружение полупроводникового свободного от железа ротора, обмотки которого будут противостоять очень большим силам, действующим на них, дело очень серьезное. Здесь требуется большая изобретательность в конструировании и полное понимание свойств алюминия и укрепляющего действия угольных волокон. Разработка таких: больших генераторов станет большой проблемой для материаловедов.

Титан немагнитен и, следовательно, может применяться в крноэнергетике для изготовления электрических машин, использующих сверхпроводящие материалы.

19. Многожильные сверхпроводящие материалы для технического использования/А. Д. Никулин, В. П. Потанин, Н. А. Чернопленков и др. Сверхпроводимость. Труды конференции по техническому использованию сверхпроводимости. Т. IV. Сверхпроводящие материалы. М.: Атомиздат, 1977. С. 5—14.

26. Сверхпроводящие материалы/ Е. М. Савицкий, Ю. В. Ефимов, Н. Д. Козлова и др. М.: Металлургия, 1976. 296 с.

Сверхпроводящие материалы часто применяются в агрегатах ядерного синтеза. В ходе эксплуатации они подвергаются довольно сильному облучению. Следовательно, важной характеристикой таких материалов является их устойчивость по отношению к облучению. Однако в кристаллических сверхпроводниках, и в'особенности в сверхпроводящих химических соединениях, при. облучении резко снижаются как характеристики сверхпроводимости, так и механические свойства. Так, критическая температура Тс соединений Nb3Sn, Nb3Al, Nb3Ge после дозы облучения 5-Ю9 нейтронов на 1 см2 снижается от 18—20 К до 3—4 К [53]. Сверхпроводящие же аморфные сплавы, вероятно, более устойчивы к облучению. Об этом можно судить хотя бы на том основании, что их электросопротивление после облучения практически не меняется [54]!

— сверхпроводящие материалы.

— сверхпроводящие материалы.

Таким образом, в конце 1980-х годов был создан фундамент нормативной базы экспериментального определения характеристик тре-щиностойкости конструкционных материалов. В то же время имеется ряд нерешенных методических вопросов при экспериментальном определении характеристик трещиностойкости в условиях упруго-пластического деформирования (испытания тонколистовых материалов, сталей низкой и средней прочности, наличие концентрации напряжений), при реализации смешанных моделей деформирования, а также в условиях продольного и поперечного сдвигов. Кроме того, к числу нерешенных в плане разработки нормативных документов следует отнести вопросы определения характеристик трещи-ностойкости структурно-неоднородных конструкционных материалов (волокнистые композиционные материалы, конструкционная керамика, слоистые металлкомпозиционные материалы, сверхпроводящие материалы и т.д.)

Электромагнитно-акустический (ЭМА) способ также нуждается в повышении коэффициента двойного преобразования К, чтобы обеспечить обнаружение таких же малых дефектов, как при использовании ПЭП. Наиболее перспективный путь для этого — повышение индукции В магнитного доля подмагничивания, поскольку К зависит от В2. При обычных способах подмагничийания В= (1... 1,5)Т. Повышения В добиваются применением импульсного подмагничивания и концентраторов магнитного поля, этот путь еще не исчерпан. Повышение В в 10 (а К—в 100) раз и более возможно при использовании электромагнитов из сверхпроводящих материалов при сохранении небольших габаритов и массы. Этот путь связан с разработкой высокотемпературных сверхпроводящих материалов.

ЭЛЕКТРОМАГНИТ - электротехн. устройство, состоящее обычно из токо-проводящей обмотки и ферромагнитного сердечника, к-рый намагничивается (приобретает свойства магнита) при прохождении по обмотке электрич. тока. Э. используют в осн. для создания магнитного потока (в электрич. машинах) и усилия (в приводных механизмах и грузоподъёмных устройствах (подъёмный электромагнит), а также для создания магн. полей при разл. рода исследованиях. Э., используемые как приводные устройства, обычно состоят из катушки с токопроводящей обмоткой, намагничивающегося сердечника (неподвижной части магнитопровода) и якоря (подвижной части магнитопровода), передающего усилие приводимому в действие механизму. Обмотки Э. выполняются из изолир. алюминиевого или медного провода (существуют также Э. с обмоткой из сверхпроводящих материалов; см. Сверхпроводящий магнит). Магнитопроводы Э. изготовляют из магнитомягких материалов - обычно из электротехнической или качественной конструкц. стали, литой стали и чугуна, железо-никелевых и железо-кобальтовых сплавов.

Теоретические и экспериментальные работы по сверхпроводимости, которые в настоящее время ведутся широким фронтом во всем мире, преследуют цель, во-первых, разработки новых сверхпроводящих материалов с более высокой Твр на основе рассмотренного механизма объединения электронов в пары через решетку; во-вторых, изыскания новых более эффективных видов взаимодействия электронов, способных привести к их объединению в пары с более высокой энергией связи и более высоким параметром g. Возможно, что на этом пути удастся в конце концов получить высокотемпературную сверхпроводимость, практическую значимость которой трудно переоценить.

Широко развернувшиеся вслед за этим поиски новых сверхпроводников привели к волнующим открытиям. Во многих странах были обнаружены новые сверхпроводящие материалы, только уже не металлы, а сплавы и особые соединения, которые не теряли сверхпроводящих свойств даже при очень больших токах и в сильных магнитных полях. Этими материалами оказались в основном сплавы и соединения ниобия. Теперь можно было приступать к созданию проволоки, кабелей и шин из сверхпроводящих материалов, к техническому использованию сверхпроводимости.

Промышленность, и в особенности электроэнергетическая, тоже, естественно, не могла упустить широких возможностей использования сверхпроводящих материалов. Как на пример можно указать на уже построенные в различных странах униполярные двигатели со сверхпроводящей обмоткой возбуждения, мощностью до 10000 киловатт. По всем показателям — весу, габаритам, стоимости, эксплуатационным расходам и надежности работы — эти электродвигатели превосходят аналогичные машины с медной обмоткой возбуждения.

Такое же положение и с энергетическими термоядерными установками, которые, возможно, удастся создать в не слишком отдаленном будущем. Существенным элементом этих генераторов, топливом для которых будет служить обыкновенная вода, также является мощная магнитная система с такими высокими значениями магнитного поля, которые не удастся обеспечить при помощи обычных магнитных систем. Эта задача, по-видимому, неразрешима без применения сверхпроводящих материалов.

Таким образом, оказывается, что будущее нашей энергетики в большой степени зависит от создания мощных сверхпроводящих магнитных систем. К счастью, перспективы тут весьма благоприятны. Непрерывно понижается стоимость пока еще весьма дорогих сверхпроводящих материалов, накапливается опыт работы с низкотемпературным оборудованием и непосредственно с крупными сверхпроводящими магнитными системами. Можно с уверенностью утверждать, что уже в ближайшие годы вполне реальна постройка сверхпроводящих магнитных систем с полем в несколько Тесла, создаваемым в рабочем объеме порядка кубических метров.

...Вот уже более полувека в патентные бюро разных стран непрерывным потоком текут заявки на изобретения, авторы которых предлагают передавать электроэнергию по кабелям, работающим при низких температурах, в том числе по сверхпроводящим. Однако лишь недавно, с открытием новых сверхпроводящих материалов, эта идея смогла быть воплощена в жизнь, хотя и теперь — лишь в виде экспериментальных установок. Первые сверхпроводящие линии электропередач — это

алюминиевые трубы, покрытые тонким слоем ниобиево-го сплава и помещенные внутрь трубопровода, по которому циркулирует жидкий гелий. Этот трубопровод помещен, в свою очередь, в трубопровод с жидким азотом, являющийся своеобразным тепловым экраном. Несмотря на кажущуюся сложность и дороговизну такой конструкции она, как показывают расчеты, учитывающие стоимость потерь электроэнергии в обычных линиях, является вполне конкурентоспособной с ними, а с удешевлением стоимости сверхпроводящих материалов будет дешевле их.

Весьма актуальными также являются проблемы криогенной техники, связанные с созданием сверхпроводящих материалов и использованием различного криогенного оборудования: резервуаров для хранения сжиженных газов и других емкостей, миниатюрных холодильных газовых машин, криогенных насосов, рабочие поверхности которых, охлаждаемые хладагентами (жидкие азот, водород, гелий), позволяют «вымораживать» практически все газы из откачиваемого объема и получать вакуум выше 10~е мм рт. ст. Важны также низкотемпературные исследования материалов, используемых в ракетно-космических системах, элементы которых, подвергающиеся во время службы действию статических и динамических нагрузок, вибраций, изгибных колебаний и т. д., работают в весьма широком диапазоне температур, начиная с очень низких и включая температуры, близкие к температуре плавления материала.

Своеобразная экспансия, стремление расширить диапазоны возможного во всех направлениях — характерная черта развития всех областей науки и техники вовсе времена. Получение сверхвысоких и сверхнизких температур, использование глубочайшего вакуума и сверхвысоких давлений, сверхпрочных, сверхпластичных и сверхпроводящих материалов, исследование взаимодействия частиц сверхвысоких энергий — каждое новое «сверх» означает еще один шаг вперед на пути научно-технического прогресса.




Рекомендуем ознакомиться:
Совершенно независимо
Совершенно одинаково
Самолетных конструкций
Совершенно различным
Совершенства кристаллической
Советские исследователи
Селеновых выпрямителей
Связывающие параметры
Связанные соответственно
Связанного регулирования
Связующего материала
Связующим материалом
Свариваемые заготовки
Свариваемых заготовок
Свариваемой поверхности
Меню:
Главная страница Термины
Популярное:
Где используются арматурные каркасы Суперпроект Sukhoi Superjet Что такое экология переработки нефти Особенности гидроабразивной резки твердых материалов Какие существуют горные машины Как появился КамАЗ Трактор Кировец К 700 Машиностроение - лидер промышленности Паровые котлы - рабочие лошадки тяжелой промышленности Редкоземельные металлы Какие стройматериалы производят из отходов промышленности Как осуществляется производство сварной сетки