Сверхпроводники
стандартный источник питания
сигнал детекти- аналоговая цифровая инфор-
шум рование обработка обработка мация
постоянный ток джозефсоновские логика
радиочастоты приборы
память
сквиды аналого-цифровой
преобразователь
СВЧ- субмм. волны
дискретизатор
СИС-смесители
трехполостники
СИС квадратурный
детектор СП - полевой
транзистор
джозефсоновский
смеситель прибор на неравно-
весных носителях
джозеновский
параметрический приборы линий
усилитель передачи
сверхпроводящий конвольвер (для
болометр вычисления свертки)
преобразователь
Фурье
оттоэлектронные
приборы
Наибольшее распространение из сверхпроводящих материалов в
электротехнике получили сплав ниобий-титан и интерметаллид ниобий-олово.
Технологические процессы изготовления исключительно тонких ниобий-титановых
нитей и их стабилизации достигли весьма высокого уровня развития. При
создании многожильных проводников на основе ниобий-олова широкое применение
находит так называемая бронзовая технология.
Развитие сверхпроводниковой техники также связано с созданием
ожижителей и рефрижераторов все большей хладопроизводительности на уровне
температур жидкого гелия.
Наиболее широкое реальное применение сверхпроводимость находит при
создании крупных электромагнитных систем. В 80-х гг в СССР был осуществлен
запуск первой в мире установки термоядерного синтеза Т-7 со
сверхпроводящими катушками тороидального магнитного поля.
Сверхпроводящие катушки используются также для пузырьковых водородных
камер, для крупных ускорителей элементарных частиц. Изготовление таких
катушек для ускорителей довольно сложно, так как требование исключительно
высокой однородности магнитного поля вызывает необходимость точного
соблюдения заданных размеров.
В последние годы имеет место все более широкое использование явления
сверхпроводимости для турбогенераторов, электродвигателей, униполярных
машин, топологических генераторов, жестких и гибких кабелей, коммутационных
и токоограничивающих устройств, магнитных сепараторов, транспортных систем
и др.. Следует также отметить важное направление в работах по
сверхпроводимости - создание измерительных устройств для измерения
температур, расходов, уровней, давлений и т.д.
На настоящий момент имеются два главных направления в области
применения сверхпроводимости. Это прежде всего магнитные системы различного
назначения и затем - электрические машины (прежде всего турбогенераторы).
Применение сверхпроводимости в турбогенераторах большой мощности
перспективно потому, что именно здесь удается достигнуть того, чего при
других технических решениях сделать невозможно, а именно, уменьшить массу и
габариты машины при сохранении мощности. В обычных машинах это уменьшение
всегда связано с увеличением потерь и трудностями обеспечения высокого КПД.
Здесь этот вопрос решается радикально: массу турбогенераторов можно
увеличить в 2-2,5 раза, в тоже время в связи с отсутствием потерь в роторе
удается повысить КПД примерно на 0,5% и приблизиться для крупных
турбогенераторов к КПД порядка 99,3%. Повышение КПД турбогенераторов на
0.1% компенсирует затраты, связанные с созданием генераторов на 30%. В этих
условиях экономия энергии, получаемая за счет снижения потерь, очень быстро
оправдывает те затраты, которые вкладываются в создание новых
сверхпроводниковых машин. Экономически это, конечно, оправдано, но все дело
в том, что для того, чтобы выйти в энергетику с большими машинами, нужно
пройти очень сложный путь создания машин все больших мощностей. При этом
нужно решать и более трудную проблему - обеспечение высокой надежности.
Очень важным моментом в этой связи, является отработка токовводов при
создании машин высокой мощности. Перепад температур на токовводах
составляет около 300К, они имеют внутренние источники тепловыделения, и
поэтому представляют собой один из наиболее напряженных в эксплуатационном
отношении узлов сверхпроводникового электротехнического устройства, являясь
потенциально опасным источником аварий в криогенной зоне. Поэтому, при
разработке токовводов, в первую очередь необходимо обращать внимание на
надежность их работы, обеспечивая ее даже в ущерб тепло- и
электрохарактеристикам токовводов.
табл.1 “Сферы применения сверхпроводимости”
|Применение |Примечания |
|крупномасштабное | |
|а) экранирование |Сверхпроводник не пропускает |
| |магнитный поток, следовательно, он|
| |экранирует электромагнитное |
| |излучение. Используется в |
| |микроволновых устройствах, защита |
| |от излучения при ядерном взрыве. |
|сильноточные устройства | |
|а) магниты | |
|- научно-исследовательское |НТСП магниты используются в |
|оборудование |ускорителях частиц и установках |
| |термоядерного синтеза. |
| | |
|- магнитная левитация |Интенсивно проводятся работы по |
| |созданию поездов на магнитной |
| |подушке. Прототип в Японии |
| |использует НТСП. |
|другие статические применения | |
|а) передача энергии |Прототипные линии НТСП |
| |продемонстрировали свою |
| |перспективность. |
| | |
|б) аккумулирование |Возможность аккумулировать |
| |электроэнергию в виде |
| |циркулирующего тока |
| | |
|в) вращающиеся электрические | |
|машины | |
| | |
|г) вычислительные устройства |Комбинация полупроводниковых и |
| |сверхпроводящих приборов открывает|
| |новые возможности в |
| |конструкциировании аппаратуры. |
Литература, использованная при написании реферата.
1. “Сверхпроводимость”; Павлов Ю.М, Шугаев В.А.
2. “Сверхпроводимость в технике”; Труды второй всесоюзной конференции по
техническому использованию сверхпроводимости.
3. “Введение в сверхпроводимость”; Зайцев, Орлов.
4. “Сверхпроводимость: физика, химия, техника” №1-6, 1996
5. “Сверхпроводимость: исследования и разработки” №6, 1994.
6. “Физическая энциклопедия” т.3
7. Советский Энциклопедический Словарь
| |  скачать работу |
Сверхпроводники |
