Сверхпроводящий магнит

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Схема сверхпроводящего магнита в 20 Т в Лос-Аламосской лаборатории

Сверхпроводя́щий магни́т — электромагнит, в котором ток, создающий магнитное поле, протекает в основном по сверхпроводнику, вследствие чего омические потери в обмотке сверхпроводящего магнита весьма малы. Сверхпроводники второго рода можно применять на практике как важный элемент в конструкции магнитов для создания постоянных сильных полей[1].

Images.png Внешние изображения
Image-silk.png Сверхпроводящий магнит в разрезе[2]

Сверхпроводящий магнит приобретает свои сверхпроводящие свойства только при низких температурах, поэтому его помещают в сосуд Дьюара, заполненный жидким гелием, который в свою очередь помещен в сосуд Дьюара с жидким азотом (чтобы минимизировать испарение жидкого гелия).

Силы, действующие на диамагнитные объекты от обычного магнита, слишком слабы, однако в сильных магнитных полях сверхпроводящих магнитов диамагнитные материалы, например кусочки свинца, могут пари́ть, а поскольку углерод и вода являются веществами диамагнитными, в мощном магнитном поле могут пари́ть даже органические объекты, например живые лягушки и мыши[3].

Самым крупным на 2014 год является сверхпроводящий магнит, используемый в центральной части детектора CMS Большого адронного коллайдера[4][5].

Применение[править | править код]

Сверхпроводящие магниты используются в ЯМР-томографах (ЯМР — ядерный магнитный резонанс)[6] и в высокопольных ЯМР-спектрометрах[2].

Также сверхпроводящие магниты используются в поездах на магнитной подушке[7].

В ITER используются сверхпроводящие магниты, охлаждаемые гелием[8].

Сверхпроводящий магнит является частью установки «Эксперимент с левитирующим диполем» (The Levitated Dipole eXperiment — LDX[9])[10].

Ускоритель «Нуклотрон» создан на основе технологии сверхпроводящих магнитов, предложенной и развитой в Лаборатории высоких энергий, которая в настоящее время носит имя академиков В. И. Векслера и А. М. Балдина[11].

27 апреля 2007 года в туннеле Большого адронного коллайдера был установлен последний сверхпроводящий магнит[12]. В 2010 году именно сверхпроводящие магниты, а точнее качество их электрических контактов, были причиной невывода коллайдера на проектную энергию 7 ТэВ[13]. Всего на БАКе используется 1232 сверхпроводящих дипольных магнитов. Они порождают магнитное поле вплоть до 8,2 Т[14].

Одним из преспективных применений сверхпроводящих магнитов является сверхъемкие накопители энергии. Например, в магнитном поле тороидальной обмотки ТОКАМАКа запасается 600 МДж энергии, или 166 кВт*ч, энергия магнитного поля реактора ITER — 41 ГДж (около 11 тыс кВт*ч). Сверхпроводящий магнит может хранить накопленную энергию сколь угодно долго[15].

В культуре[править | править код]

В сериале «Южный парк» в эпизоде 1306 «Сосновое дерби» отец Стэна, чтобы помочь ему выиграть гонки похищает из ЦЕРНа сверхпроводящий магнит. Во время заезда машинка внезапно ускоряется и выходит в космос, и при этом достигает так называемой «варп-скорости» (превышает скорость света).

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Сверхпроводники ReFeAsO можно использовать для генерации очень сильных магнитных полей • Юрий Ерин • Новости науки на «Элементах» • Физика. elementy.ru. Дата обращения: 27 декабря 2017. Архивировано 9 июля 2014 года.
  2. ↑ 1 2 ЯМР для «чайников», или Десять основных фактов о ядерном магнитном резонансе. elementy.ru. Дата обращения: 27 декабря 2017. Архивировано 19 апреля 2015 года.
  3. ↑ Mice Levitated in Lab (англ.) (недоступная ссылка). Livescience.com (9 September 2009). Дата обращения: 21 апреля 2012. Архивировано 31 мая 2012 года.
  4. ↑ Страница магнита на сайте коллаборации CMS. cern.ch. Дата обращения: 27 декабря 2017. (недоступная ссылка)
  5. ↑ Детектор CMS • Устройство Большого адронного коллайдера. elementy.ru. Дата обращения: 27 декабря 2017. Архивировано 11 марта 2010 года.
  6. ↑ Глава 4. Техника сверхпроводимости • В. Гинзбург, Е. Андрюшин • Книжный клуб на «Элементах» • Опубликованные отрывки из книг. elementy.ru. Дата обращения: 27 декабря 2017. Архивировано 2 июля 2014 года.
  7. ↑ Глава 5. Звезда сверхпроводимости • В. Гинзбург, Е. Андрюшин • Книжный клуб на «Элементах» • Опубликованные отрывки из книг. elementy.ru. Дата обращения: 27 декабря 2017. Архивировано 2 июля 2014 года.
  8. ↑ На пути к термоядерной энергетике (ответы на вопросы после лекции). elementy.ru. Дата обращения: 27 декабря 2017. Архивировано 29 июня 2014 года.
  9. ↑ The Levitated Dipole eXperiment (недоступная ссылка). mit.edu. Дата обращения: 27 декабря 2017. Архивировано 23 августа 2004 года.
  10. ↑ Левитирующий снежок в аду вывернул токамак наизнанку. www.membrana.ru. Дата обращения: 27 декабря 2017. Архивировано 14 апреля 2015 года.
  11. ↑ НУКЛОТРОН (недоступная ссылка). jinr.ru. Дата обращения: 23 февраля 2018. Архивировано 31 января 2005 года.
  12. ↑ LHC: хронология создания и работы (недоступная ссылка). Элементы.ру. Дата обращения: 14 июня 2014. Архивировано 9 февраля 2014 года.
  13. ↑ Руководство ЦЕРНа стоит перед непростым выбором • Игорь Иванов • Новости науки на «Элементах» • LHC, Физика. elementy.ru. Дата обращения: 27 декабря 2017. Архивировано 10 июля 2014 года.
  14. ↑ Магнитная система LHC • Устройство Большого адронного коллайдера. elementy.ru. Дата обращения: 27 декабря 2017. Архивировано 24 марта 2010 года.
  15. ↑ Сверхпроводящий накопитель электрической энергии :: ПВ.РФ Международный промышленный портал

Литература[править | править код]

  • Martin N. Wilson, Superconducting Magnets (Monographs on Cryogenics), Oxford University Press, New edition (1987), ISBN 978-0-19-854810-2.
  • Yukikazu Iwasa, Case Studies in Superconducting Magnets: Design and Operational Issues (Selected Topics in Superconductivity), Kluwer Academic / Plenum Publishers, (Oct 1994), ISBN 978-0-306-44881-2.
  • Habibo Brechna, Superconducting magnet systems, New York, Springer-Verlag New York, Inc., 1973, ISBN 3-540-06103-7, ISBN 0-387-06103-7

Ссылки[править | править код]

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Сверхпроводящий_магнит&oldid=102679934