Supravodivost v elektroenergetice. Část 2. Budoucnost supravodičů

Na první pohled se nové materiály, supravodiče, jeví jako výhodné použít téměř všude tam, kde se používají magnetická pole a elektrické proudy. Ale je to tak?

Při navigaci mnoha technických prací se supravodiči je třeba mít na paměti, že supravodiče jako takové vůbec neexistují. Jedná se o obvyklé kovy známé všem za zvláštních podmínek vykazujících neobvyklé vlastnosti.

Například hliník dobře vede elektrický proud při pokojové teplotě, proto je považován za jeden z nejlepších vodičů. Magnetické pole je mírně vylepšeno: takové materiály se nazývají paramagnety. Hliník dokonale přenáší teplo, což znamená, že ho lze považovat za tepelný vodič.

Když se ochladí na extrémně nízké teploty, vlastnosti některých kovů se významně mění. Například pro stejný hliník, při teplotách pod 272 ° C, elektrický odpor zmizí a vodivost se zvyšuje na nekonečno (supravodič). Tepelná vodivost materiálu se však téměř zhoršuje (tepelný izolátor). Magnetické pole je zcela přemístěno ze vzorku (ideální diamagnet). To však nestačí: je možné zaregistrovat kvantové vlastnosti materiálu, které se při běžných teplotách projevují nepřímo.

Kovy, které prokazují tuto neočekávanou kombinaci vlastností, se běžně nazývají supravodiče, ale na omezení tohoto jména bychom neměli zapomenout. Snížená tepelná vodivost nových materiálů se stále používá jen zřídka. Diamagnetismus supravodičů je již účelně aplikován. Kvantové vlastnosti tvořily základ působení mnoha ultrapřesných měřicích přístrojů.

Nicméně v počátečním stádiu vývoje nového jevu se zájmy většiny výzkumných pracovníků zaměřují na využití nekonečně velké vodivosti supravodičů.

Zejména úspěšně vytvořené a používané jsou supravodivé magnetické systémy pro různé účely. Opravdu, přes obyčejné vodiče, kvůli nadměrné výrobě tepla, příliš vysoké proudy nemohou projít. Jakmile elektrický odpor zmizí, proudové hustoty lze výrazně zvýšit. Fyzici to využili: konec konců, čím vyšší proud, tím silnější magnetické pole. Supravodiče mohou vytvářet extrémně silné elektromagnety. Proto se magnetický směr technické supravodivosti stal po mnoho let rozhodujícím!

Není pochyb o tom, že v příštích desetiletích obdrží zařízení nové jednotky se zlepšenými vlastnostmi. Vytvářejí se nové urychlovače, vlaky s magnetickým odpružením s elektromagnetickou trakcí, velké generátory se supravodivým rotorem. Budují se stále silnější tokamakové modely, je neuvěřitelné, že se během života naší generace objeví průmyslové fúzní reaktory, které nelze vytvořit bez supravodičů. Za několik let bude možné v budovách, kde se nacházejí velcí spotřebitelé elektřiny, namontovat obrovské toroidní cívky zefektivněné proudy, které mají autonomně dodávat elektřinu místním zařízením.

Je užitečné zlepšit elektrotechnické struktury a rozšířit jejich technické možnosti. Ale co je možná důležitější, dalším úkolem je odstranit ztráty způsobené zahříváním vodičů usměrněných elektrickými proudy. Samozřejmě nemluvíme o domácích elektrických rozvodech, stačí použít supravodiče pro proudové vodiče velkých elektrických instalací.

Absence ztrát na vodičích podporuje vytvoření supravodivých magnetických systémů a kryoelektronického vybavení.Nové elektromagnety jsou však postaveny tak, aby nesnižovaly ztráty, ale vytvářely dříve nedosažitelná magnetická pole. A zařízení založená na supravodičích umožňují dosáhnout extrémně vysoké přesnosti měření, i když zvýšení účinnosti výrazně zlepšuje technický výkon supermarketů.

Je velmi výhodné používat supravodiče konkrétně ke snížení elektrických ztrát. Tato práce si zaslouží celosvětovou podporu. Například supravodivé kabely nejsou potřeba, protože konstrukční schopnosti známých materiálů již byly vyčerpány. Taková lineární zařízení jsou atraktivní zejména proto, že mohou být použita k eliminaci ztrát v elektrických sítích. Jsou-li supravodivé elektrické vedení široce rozmístěno, lze dosáhnout obrovských úspor zdrojů paliva.

Je známo, že organická paliva (ropa, plyn, uhlí) docházejí, jejich výroba je stále obtížnější. Dnes je energie zaměřena na zrychlené vytváření jaderných elektráren a jaderných tepláren, na vývoj termonukleární fúze, na využívání energie slunečního záření, na teplo moří a oceánů. Navržené stanice pracující na energii přílivu a vln.

Supravodiče jsou svou povahou ideální pro tento účel. Koneckonců, žíly nových kabelů, generátorů, transformátorů nebudou zahřívány elektrickými proudy. Poprvé by lidé byli schopni vědomě vyloučit ztráty Joule z rovnováhy elektrických nákladů. Odhaduje se, že supravodivý výkon velkých elektráren by do země přinesl miliardy dolarů.

Zlepšení technických vlastností elektrických zařízení, snížení spotřeby paliva, částečné kompenzace ztrát vodičů, dnes není vše. Supravodiče zlepší životní prostředí na celém světě! Koneckonců, energie všech technických zařízení je nakonec přeměněna na teplo. Rychlost vytápění planety je vysoká, odpovídá tempu průmyslového rozvoje. Rozsáhlé zavedení supravodivých elektrických zařízení by snížilo příliv tepla do atmosféry, což by umožnilo, pokud by nebylo vyloučeno, pak alespoň oslabilo tepelné znečištění planety.

Problém široce rozšířeného používání supravodičů v elektrotechnice je složitý a různorodý, ale výsledky používání supravodičů ve fyzických a průmyslových zařízeních mohou být obrovské.

Supravodivost je úžasný jev. Při studiu neobvyklých a působivých vlastností supravodičů pronikají fyzici hlouběji a hlouběji do tajemství struktury hmoty. Inženýři usilují o to, aby supravodiče byly jejich nástroji, aby byly funkční. Supertask pro supravodiče je přenos jejich užitečných vlastností do objektů nové technologie.

Michail Černov