Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Высокотемпературная сверхпроводимость



 Другие рефераты
Вторично-ионная масса спектрометрия Вынужденные электромагнитные колебания Вязкость при продольном течении Газовые лазеры

Высокотемпературная сверхпроводимость

      Открытие  в   конце   1986   года  нового  класса  высокотемпературных
сверхпроводящих материалов радикально  расширяет  возможности  практического
использования  сверхпроводимости  для  создания  новой  техники   и   окажет
революционизирующее  воздействие   на   эффективность   отраслей   народного
хозяйства.
      Явление,  заключающееся    в    полном   исчезновении   электрического
сопротивления проводника при его охлаждении  ниже  критической  температуры,
было открыто в 1911 году, однако практическое  использование  этого  явления
началось в середине шестидесятых годов,  после  того  как  были  разработаны
сверхпроводящие материалы, пригодные для технических применений. В  связи  с
тем, что критические  температуры этих материалов не превышали  20  К,   все
созданные     сверхпроводниковые     устройства    эксплуатировались     при
температурах жидкого гелия, т.е. при 4-5 К. Несмотря на  дефицитность  этого
хладоагента,  высокие энергозатраты на его ожижение,   сложность  и  высокую
стоимость  систем  теплоизоляции  по  целому   ряду   направлений   началось
практическое использование  сверхпроводимости.   Наиболее  крупномасштабными
применениями сверхпроводников явились электромагниты ускорителей  заряженных
частиц,  термоядерных  установок,  МГД-генераторов.  Были  созданы   опытные
образцы  сверхпроводниковых   электрогенераторов,   линий   электропередачи,
накопителей  энергии,  магнитных  сепараторов  и  др.  В  последние  годы  в
различных   капиталистических   странах   началось   массовое   производство
диагностических   медицинских    ЯМР-томографов    со    сверхпроводниковыми
магнитами,  потенциальный  рынок  которых  оценивается  в  несколько   млрд.
долларов.
       Открытие    высокотемпературных     сверхпроводников,     критическая
температура которых с запасом превышает температуру кипения жидкого   азота,
  принципиально   меняет    экономические    показатели   сверхпроводниковых
устройств,   поскольку  стоимость  хладоагента  и  затраты  на   поддержание
необходимой температуры  снижаются  в  50-100  раз.   Кроме  того,  открытие
высокотемпературной сверхпроводимости  (ВТСП)  сняло  теоретический   запрет
  на   дальнейшее  повышение  критической  температуры  с  30  -  вплоть  до
комнатной.  Так, со времени открытия этого явления  критическая  температура
повышена с 30 - 130 К.
     Государственная научно-техническая  программа  предусматривает  широкий
комплекс   работ,   включающих   в   себя   фундаментальные   и   прикладные
исследования,   направленные  на  решение  проблемы  технической  реализации
высокотемпературной сверхпроводимости.
     В соответствии со структурой  программы  главными  направлениями  работ
являются:

                   1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИРОДЫ И СВОЙСТВ ВТСП.
      Основными  задачами   этого   направления   являются   фундаментальные
исследования по выяснению механизма  высокотемпературной  сверхпроводимости,
разработка  теории  ВТСП,  прогнозирование  поиска   новых   соединений    с
высокими  критическими  параметрами  и  определение   их   физико-химических
свойств.

          2. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ НА СВОЙСТВА ВТСП МАТЕРИАЛОВ.
     По данному направлению будут проводиться исследования  влияния  высоких
давлений, механических и  тепловых   воздействий,   ионизирующих  излучений,
электромагнитных  полей  и  других  внешних  факторов   на   свойства   ВТСП
материалов и выработка рекомендаций по вопросам создания ВТСП  материалов  с
оптимальными технологическими и техническими характеристиками.



          3. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВТСП МАТЕРИАЛОВ.
     Главными  задачами   исследований   по   данному  направлению  являются
разработка     теоретических     основ     получения     высокотемпературных
сверхпроводящих  материалов   с   заданными    свойствами,    синтез   новых
материалов   с  необходимыми   для   технической   реализации   параметрами,
разработка   технологий   получения   высокотемпературных   сверхпроводников
заданных        технических        форм.         Ключевыми         вопросами
     этого  направления  и  всей  программы  в   целом   является   создание
технологичных  и  стабильных   тонкопленочных  структур,    приемлемых   для
реализации в слаботочной  технике,   и  особенно   сильноточных  токонесущих
элементов в виде проводов,   лент,   кабелей  и  др.   для  использования  в
сильноточной технике.

                       4. СЛАБОТОЧНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВТСП.
     Создание конкретных технических изделий на   основе   ВТСП   материалов
наиболее  реально  в ближайшее время именно в слаботочной  технике,  т.е.  в
микроэлектронике и вычислительной технике.
     В рамках  программы  предполагается  разработка  и  освоение  серийного
производства трех  классов электронных сверхпроводниковых приборов:
     - СКВИДы (приборы на основе джозефсоновских  переходов)  как  детекторы
слабых магнитных  полей для применения в  медицине  (магнитоэнцефалография),
геологии и геофизике (поиск  полезных  ископаемых,  изучение  геологического
строения   земной   коры,     прогноз    землетрясений),    материаловедении
(неразрушающий   контроль   материалов,   конструкций),    военной   технике
(обнаружение магнитных аномалий, в частности,  глубинных  подводных  лодок),
научных исследованиях,  связи и навигации.
      Широкое  освоение   и  внедрение  СКВИД   магнитометрического   метода
измерений  позволит  в  короткий  срок  качественно  изменить  многие   виды
измерительной техники,  повысить  в  сотни  и  более   раз  чувствительность
приборов и точность измерений,  подвести измерительные  возможности  широкой
номенклатуры  датчиков  к  теоретическому  пределу,  вывести   измерительную
 технику  на   высший качественно новый уровень.
     -  Аналого-цифровые  приборы  (АЦП),  использующие  сверхбыстрые  (доли
пикосекунды)   переключения  от  джозефсоновского  к  "гиверовскому"  режиму
работы, для применений в новейших системах  связи,  цифровых  вычислительных
устройствах для обработки и анализа аналоговых сигналов и др.
      -  Приборы,   основанные  на  эффекте  появления  на   джозефсоновском
переходе постоянного напряжения  при   подаче  на  него  СВЧ  сигнала,   для
использования  в  прецизионных  измерительных  системах  (например,   эталон
Вольта).
     Широкое  применение  ВТСП  найдет  в  вычислительной  технике.   Уже  в
настоящее время разработаны, изготовлены и испытаны  макеты  ячейки  памяти,
сверхчувствительный элемент считывания на ВТСП пленках с  кратным  снижением
энерговыделения по сравнению с  полупроводниковыми  усилителями  считывания,
сверхскоростные линии связи, которые позволят  увеличить  производительность
систем в 10 -  100  раз.   Внедрение  ВТСП  в  вычислительную  технику  даст
кратное увеличение ее быстродействия и степени интеграции.  Так, переход  на
ВТСП соединения и снижение рабочей  температуры  полупроводниковых  суперЭВМ
позволит повысить их производительность с 10х9 до 10х12 операций/сек.
     Одной из  перспективных  областей  применения  ВТСП  будет  космическая
техника   -    бортовые    и   "забортовые"   измерительная   аппаратура   и
вычислительные  системы   (возможна   работа   без   специальных   устройств
охлаждения,  так как "теневая" температура у спутников -  90 К).   При  этом
при переходе на ВТСП удельная масса охлаждающей системы снизится в  50  раз,
объем уменьшится в 1000 раз, надежность возрастет в 10 раз.
     Широкие перспективы использования ВТСП открываются в  СВЧ-технике  и  в
создании датчиков видимого и ИК диапазона с высокой чувствительностью.

                      5. СИЛЬНОТОЧНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВТСП.
      Применение  ВТСП  в  сильноточной   технике   будет   иметь   наиболее
радикальные экономические последствия для народного хозяйства.
      Это  направление  включает  в  себя   создание   электроэнергетических
устройств   и   систем,   вырабатывающих,   передающих    и    преобразующих
электроэнергию  в   промышленных   масштабах.   Основой   этого  направления
является   способность   сверхпроводников    нести    без   потерь   высокие
плотности (10х9-10х10 А/м2) транспортного тока  в  сильных  магнитных  полях
при  температурах  ниже    критической.   Это    свойство   сверхпроводников
позволяет   создавать    электроэнергетическое    оборудование    различного
назначения с улучшенными массогабаритными  характеристиками,  более  высоким
КПД и значительно (в десятки раз) сниженными эксплуатационными расходами.
     Так,  при  передаче  по  кабельным  линиям   электропередач   мощностей
свыше  20  млн.   кВт   на  расстояние  свыше  2000  км  ожидается  снижение
электрических потерь на 10%, что соответствует сбережению от 7  до  10  млн.
т.у.т. в год. При этом приведенные затраты на сверхпроводящую кабельную  ЛЭП
могут быть не больше, чем на высоковольтную  ЛЭП  традиционного  исполнения.
Синхронные сверхпроводящие генераторы для ТЭС,  АЭС и  ГЭС  будут  иметь  на
0,5-0,8%  более высокий КПД и  на  30%
меньшие     весогабаритные     показатели.      Предполагается      создание
сверхпроводниковых индуктивных накопителей энергии,  которые по сравнению  с
гидроаккумулирующими станциями,  единственным   типом  накопителей  энергии,
нашедшим промышленное применение в энергетике,  будут  обладать  существенно
более  высоким  КПД  (до  97-98%    вместо   70%).    В   рамках   программы
предполагается    создание     широкой    гаммы     электротехнических     и
электроэнергетических  устройств,   при  этом  масштабы  суммарной  экономии
электроэнергии за счет массового применения ВТСП  будут  столь  велики,  что
позволят  радикальным   образом    пересмотреть   сложившуюся   экстенсивную
стратегию развития топливно-энергетического комплекса.
     Согласно структуре  программы,  предусматривается разработка  и  выпуск
сверхпроводящих  устройств 
12
скачать работу


 Другие рефераты
Метод экспертных оценок
Алашорда үкіметі және мемлекетті тіл саясаты
Программа демонстрирующая иерархию окон Windows
Тема Родины в поэзии Блока


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ