html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Холодная энергетика: Сверхпроводники

Новые высокотемпературные сверхпроводники — предмет поиска многих лабораторий. Не исключено, что в недалеком будущем ученые осуществят синтез купратов с критической температурой порядка 200 К. Приведет ли это к революции в технологиях электротехники, транспорта или энергетики?

Материалы, сохраняющие сверхпроводимость при температурах выше точки кипения жидкого азота (такие как описанное в «ПМ» №4'2012 соединение иттрия, бария, меди и кислорода), являются поликристаллами и посему обладают зернистой структурой. Сверхпроводящий ток рассеивается на границах зерен (тем значительней, чем больше этих зерен и чем выше их пространственная неоднородность). Через такой материал довольно сложно пропустить сильный ток, поскольку ему будет свойственно замкнуться внутри зерна, не выходя за его границу. По этой причине подобные сверхпроводники в чистом виде непригодны для изготовления кабелей для энергетических систем. Есть и другие сложности, обусловленные магнитными свойствами этих материалов, которые сужают спектр их технического применения.

Слоеные кабели

Проблема преодоления зернистости решается, но пока еще сложно и дорого. Стандартный электрический кабель из обычного (низкотемпературного) сверхпроводника на основе ниобия и титана — это пучок проводов примерно миллиметрового диаметра в медной матрице, которая работает как магнитный и тепловой стабилизатор. Высокотемпературный сверхпроводниковый кабель устроен гораздо хитрее. Это многослойная лента, выращенная на подложке из никелевого сплава с помощью ионного напыления. В серединной области ленты имеется пленка из сверхпроводника толщиной всего 1 — 3 микрона. Эта пленка окружена прослойками материалов, снижающих степень ее зернистости при напылении и служащих защитой от температурных колебаний. Толщина ленты в 50 — 100 раз превышает толщину сверхпроводящего слоя, так что она пропускает ток лишь в центральной узкой зоне. Ко всему прочему, чтобы увеличить максимальную плотность тока, этот слой фаршируют наночастицами. Поэтому изготовить хотя бы километровый кусок такого кабеля — крайне непростое и недешевое дело.

Электричество в трубопроводах

Другое дело, если бы удалось найти высокотемпературный аналог диборида магния, который недорог и легко поддается обработке. К тому же он изотропен, так что его электрические свойства не зависят от направления, как у купратов. Более того, он может пропускать электрический ток в весьма сильных магнитных полях (вплоть до 7 — 8 Тл). Очень соблазнительно предположить, что материал с такими свойствами и критической температурой на несколько градусов выше точки сжижения природного газа (113 К) произведет подлинную революцию в энергетике. Сейчас весь мир переходит на транспортировку природного сжиженного газа по магистральным трубопроводам. А если в трубу с жидким газом поместить сверхпроводящий кабель, то по нему можно передавать ток практически без всяких затрат. Как говорили раньше, дешево и сердито.

Туманные перспективы

Но может быть, нас ждет технологическая революция, если удастся создать сверхпроводник с комнатной или почти комнатной критической температурой? Александр Гуревич не отрицает принципиальной возможности этого — во всяком случае, пока никто еще не доказал, что квантовая теория конденсированных сред запрещает существование таких материалов. Однако с повышением температуры возрастает роль тепловых флуктуаций — это следует из общих принципов неравновесной термодинамики. Такие флуктуации особенно сильны в слоистых материалах, к числу которых относятся все известные ныне высокотемпературные сверхпроводники. Поэтому «комнатный» сверхпроводник, скорее всего, сможет пропускать лишь довольно слабые токи, да к тому же его поведение будет зависеть от колебаний внешней температуры. А поскольку он почти наверняка окажется очень дорогим в изготовлении, вряд ли им заинтересуется энергетика. Впрочем, как считает профессор Гуревич, нельзя заранее исключить, что какие-то светлые головы додумаются до создания объемно-однородных материалов с комнатной критической температурой. Но в ближайшем будущем такие возможности как-то не наблюдаются. Ничего не попишешь, придется подождать.

Холодный километр

Cверхпроводящий кабель

Основное применение сверхпроводящих кабелей — соединять между собой объекты типа подстанций. Самый длинный кабель (1 км), рассчитанный на напряжение 10к В и мощность в 40 МВт, изготовлен компанией Nexans для энергетической инфраструктуры в немецком Эссене. Конструкция кабеля включает не только сами сверхпроводники в виде многослойной ленты, но и специальные (обычно медные) элементы для термостабилизации, а также мощную теплоизоляцию. Конструкция предусматривает каналы (прямой и обратный) для прокачивания жидкого азота, который поддерживает рабочую температуру. Плотность тока в таком кабеле выше, чем в медном, в 1000 раз, что в сочетании с отсутствием потерь позволяет снизить напряжение, уменьшив количество трансформаторов, преобразователей и ЛЭП. Кроме того, благодаря коаксиальной конструкции такие кабели не генерируют внешних магнитных полей и не влияют друг на друга при близком расположении.

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с popmech.ru

6

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • surflock
          • ученые
          • революция
          • друзья
          • газ
          • дороги
          • зерно
          • домен popmech.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции