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 .

Сверхпроводящие материалы приобретают сверхпроводящие свойства только при низких температурах, поэтому сверхпроводящий магнит помещают в сосуд Дьюара , заполненный жидким гелием , который, в свою очередь, помещен в сосуд Дьюара с жидким азотом (чтобы снизить испарение жидкого гелия).

Для изготовления сверхпроводящих магнитов используются сверхпроводящие провода .

Диамагнетики выталкиваются из сильного постоянного магнитного поля, но эти силы, действующие на диамагнитные объекты от обычного магнита, слишком слабы, однако в сильных магнитных полях сверхпроводящих магнитов диамагнитные материалы, например кусочки свинца или графита могут пари́ть, а поскольку углерод и вода являются веществами диамагнитными, в очень сильном магнитном поле могут пари́ть даже органические объекты, например живые лягушки и мыши .

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

Применение

Сверхпроводящие магниты используются в ЯМР- томографах (ЯМР — ядерный магнитный резонанс ) и в ЯМР- спектрометрах с сильным полем .

Также сверхпроводящие магниты используются в поездах на магнитной подушке .

В ITER используются сверхпроводящие магниты, охлаждаемые жидким гелием .

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

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

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

Сверхпроводящие магниты используются в сверхмощных турбогенераторах КГТ-20 и КГТ-1000 на основе сверхпроводимости , , и при разработке .

СПИН (сверхпроводящий индуктивный накопитель)

Одним из перспективных применений сверхпроводящих магнитов является сверхъёмкие 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 .

В культуре

В сериале « Южный парк » в эпизоде 1306 « » 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

• Магнит Биттера

Примечания

Литература

• 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
• Van Sciver, S.W.; Marken, K.R. Superconducting magnets above 20 Tesla. Phys. Today 2002, 37,
• Wang, X.; Gourlay, S.A.; Prestemon, S. Dipole Magnets Above 20 Tesla: Research Needs for a Path via High-Temperature Superconducting REBCO Conductors. Instruments 2019, 3, 62
• T. Shen and L. Garcia Fajardo, "Superconducting Accelerator Magnets Based on High-Temperature Superconducting Bi-2212 Round Wires, " Instruments, vol. 4, no. 2, 2020.
• P. McIntyre and A. Sattarov, «On the Feasibility of a Tripler Upgrade for LHC,» in Proceedings of the 2005 Particle Accelerator Conference, May 2005,
• A.McInturff, P.McIntyre, and A. Sattaroy, "50 Tesla superconducting solenoid for fast muon cooling ring, " in (ID: TUPAS049), Proceedings of PAC 2007, Albuquerque, New Mexico, USA, 2007, pp. 1757—1759
• Брехна, Г. Сверхпроводящие магнитные системы. — М. : Мир, 1976. — 704 с.
• Сверхпроводящие соленоиды / Алексеевский Н. Е. . — М. : Мир, 1965. — 287 с.

• Зенкевич В. Б., Сычев В. В. Магнитные системы на сверхпроводниках. — М. : Наука, 1972. — 260 с.

• Альтов В. А., Зенкевич В. Б., Кремлев М. Г., Сычев В. В. Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем. — М. : Энергия, 1975. — 328 с.
• Антонов Ю. Ф. , Данилевич Я.Б. Криотурбогенератор КТГ-20 : опыт создания и проблемы сверхпроводникового электромашиностроения. — М. : Физматлит, 2013. — 600 с. — ISBN ISBN 978-5-9221-1521-6 .
• Глебов И. А. Турбогенераторы с использованием сверхпроводимости. — Л. : Наука : Ленингр. отд-ние, 1981. — 231 с.

• Уилсон М. Сверхпроводящие магниты. — М. : Энергия, 1985. — 405 с.
• Кремлёв М. Г. Сверхпроводящие магниты, «Успехи физических наук», 1967, т. 93, вып. 4.

• Черноплеков Н. А. Сверхпроводящие материалы в современной технике // « Природа », 1979.— № 4.

Ссылки

• [bse.sci-lib.com/article072344.html Магнит сверхпроводящий]
• From the National High Magnetic Field Laboratory