没有什么比一个好,老式的热起来。这正是发生在世界各地的工程师和科学家紧缩数据,测试材料和装配原型。他们的目标:找到最好的办法高温超导体磁铁(高温超导)世界纪录。
启用新的科学(参见附带的故事,领域的梦想),团队在美国、亚洲和欧洲发展高温超导磁体技术研究,粒子物理和其他应用程序。在欧洲核子研究中心为例,规划正在建立更大的大型强子对撞机,几乎四倍长现有对撞机,需要成千上万的超导磁体。高温超导材料也可以用来构建磁铁x射线和中子散射实验甚至是研究暗物质。
在美国比赛,在比赛开始了今年在国家高磁场实验室,地方领导人深信高温超导材料将提高磁铁更上一爱游戏体育是什么层楼。爱游戏提现客服他们不确定的是哪一个高温超导把鸡蛋放在篮子。
幸运的是,一群不同的高温超导实验室房屋专家。所以,由一个420万美元的赠款从美国国家科学基金爱游戏提现客服会,他们已经形成了四个小组,每个负责开发,同时,不同的高温超导的设计。最后,人会选择风计划40 -线圈特斯拉磁铁将为下一代的轨迹铺平道路混合动力和超导磁体。这些新工具可以帮助改变粒子物理学的领域,核磁共振(NMR)和磁共振成像(MRI)。
高温超导super-contenders包括两个由锶铋铜氧化物、钙或BSCCO,和两个从稀土钡铜氧化物,或REBCO。
为什么four-flanked攻击?
“不一个导体是最完美的方案,”厄尔兰斯解释说,国家MagLab主任爱游戏提现客服应用超导中心(ASC)。
问题是,它会检查最盒子的成本、安全性、可靠性、材料强度、现场质量、弹性和易用性?
有一件事是肯定的:长期扭曲和崎岖不平的道路。
趾高气扬的
科学家们一直在研究的东西在电磁铁超过一个世纪。那么为什么他们需要新的材料吗?
直到现在使用的构建块,他们是铜合金电阻的磁铁niobium-tin (NbSn)和niobium-titanium (NbTi)低温超导磁体。这两种方法面对限制阻止他们达到更高的领域比今天(约41特斯拉电阻磁铁和24低温超导磁体的特斯拉)。
这些字段甚至不会使高温超导流汗——至少理论上如此。
三十年前,发现高温超导体,顾名思义,可以在寒冷的温度低于其低温操作。更重要的是磁铁制造商,他们还可以继续工作远远超出24特斯拉。50特斯拉的一些可能向上运行,根据大卫Larbalestier,首席国家MagLab材料科学家,有可能打破一个巨大的磁场屏障,阻碍科学家。爱游戏提现客服
下一步实现那些超高领域,工程师MagLab必须首先完成高温超导作业。
“没有磁铁比它的导体,”警告Larbalestier。“您更好地理解这些导体,其缺陷以及它们如何运作的非常强烈的压力和能量密度条件下ultra-high-field磁铁”。
让我们回到我们的种族:准备,设置,和他们了!
“一个光滑的领跑者
已经和瘦,苗条的身段,“no-insulation”(NI) REBCO界领先。
这快腿的领先者已经有一个主要的政变,其信贷:在2017年,它打破了世界纪录一个高温超导线圈的操作在一个电阻磁铁。14.3特斯拉,加上电阻的31.2特斯拉,生成45.5特斯拉。
传统上,磁铁制造商编织绝缘体之间进行转向直接当前有效。但聪明的倪舍弃绝缘设计作为一个策略来保护淬火的磁铁。
淬灭是磁铁是什么碰撞司机:没人喜欢他们,他们可能永远不会发生的,但是你最好的工程师,以备不时之需。
淬灭和汽车残骸发生大量的能量时被迫突然,意想不到的停止。淬灭时,可能由于一个小小的缺陷,导体温度升高到足以失去其超导性能和恢复正常供电。
结果并不像车祸一样引人注目。但当电变化,那么磁场,存储大量的能量。没有正确的保护措施,所有的能源将转储到一个失败的高温超导线圈,破坏,甚至破坏,整个事情。
你看看no-insulation认为,“是的,那是很酷的,如果你能把它关掉。”
你不能保证对淬灭,但你可以控制它们。传统的绝缘超导磁体内置加热器和铜作为一种后备系统电流。一旦淬火开始在线圈,加热器迅速热身这样的其余部分整件事停止超导。然后,铜拿起了当前直到磁铁增加,严重损害保护线圈。
这是一个很多麻烦去,但绝对必要,如果磁体绝缘。但是如果没有绝缘压缩当前特定的路径,它只会改变自己避免麻烦点和继续超导。因为你不需要铜作为一个备用系统,最终你会得到一个更小的磁铁,经历更少的机械应力和需要较少的增强材料。
结果是一个紧凑的线圈,磁翻了不止一倍,field-generating纪录的力量和一个电流密度,优于其他高温超导材料在这个竞赛。
厄尔说:“超导体是昂贵的,所以电流密度可以得到越多,导体越少你需要做出你想要的磁铁”。
不幸的是,“没有绝缘”并不意味着“没有恶化。”Because current travels anywhere it wants around an NI coil, it is harder to predict the mechanical forces it will generate, and it’s harder for scientists running experiments to fine-tune the magnet’s field.
总而言之,这是一个很有前途的技术:即使工程师支持其他候选人不得不承认倪REBCO有很多要做。
“你看看no-insulation,你想,是的,那是很酷的,如果你能做到,”“斯科特·马歇尔说,首席工程师从高温超导集团竞争。
热量和压力
竞争对手的支持者铋- 2212 (BSCCO家族的两位候选人之一)的希望他们将把它关掉的,男孩,压力的!
幸运的是,bi - 2212可以把它- 1500磅每平方英寸,和一些高热量,。事实上,为了工作,这些线圈需要残酷的治疗(称为超压处理)激活其超导性能。
显然,bi - 2212是一个艰难的竞争者,并承诺为磁铁粒子加速器中使用的类型。
”在加速器磁铁社区,这绝对是一个重大转折,”厄尔说,世卫组织正在与劳伦斯伯克利国家实验室开发这项技术。爱游戏提现客服“这是一个圆线,所以你电缆。一旦你做电缆,你有能力使用大电流。”
最重要的词:“圆”。
在加速器磁铁社区,这绝对是一个改变游戏规则。
圆导体中实际上是高温超导的领域。由于种种原因,无论是REBCO还是bi - 2223(这场比赛第二bismuth-based化合物)塑造成一个圆线,虽然工程师如果他们能,总有一天会到达那里。但是现在,他们制造的磁带,棘手的绕组线圈磁铁,因为它们各向异性:磁场的反应是不同的根据不同的取向。
所以,加分bi - 2212的圆度。加入更多的因为它停止超导在较低的温度比其他材料在这个种族,这可能会造成失易于管理。
不过,制造是一个棘手的问题:你可以修改线圈之前它会在炉。但是一旦它煮熟,煮熟;如果它不烤,太晚了,修好它。
幸运的是,MagLab专家继续调整超压处理,保持bi - 2212迈着稳健的运行。
REBCO竞争
但在其脚步绝缘REBCO老大哥——NI-REBCO健壮。
像许多大兄弟,REBCO领主的骨瘦如柴的兄弟姐妹:它已经成长为一个成熟的磁铁,将提供给科学家们在2019年。