OT kviz na vikend - 100 rokov od vyznamneho objavu

[balu@home]

este aby sme to korektne ukoncili - riesenie kvizu je objav 
supravodivosti. Dnes, pred 100 rokmi, Kamerlingh Onnes objavil ze pri 
znizovani teploty sa odpor ortutovej vzorky prudko znizil o niekolko radov.

Inak tento pan je vseobecne pomerne zaujimavy. Ak si dobre pamatam tak 
on sa primarne nevenoval meraniu odporu, ale skumal chladenie a 
skvapalnovanie plynov a nasledne skumaniu vlastnosti materialov.

Ako prvy dokazal skvapalnit helium. Ked sa na tie experimentalne aparaty 
pozerame dnes vyzeraju velmi komicky.
Nasledne sa mu podarilo urobit dalsiu vec, ktoru ale sam nezaregistroval 
- pri dlasom chladeni helia pod 2K nastava v kvapaline supratekutost. 
Cela kvapalina prejde nahlym fazovym prechodom, stane sa idealnou 
kvapalinou. Nekonecna tepelna vodivost, nulova viskozita. Napriek tomu 
ze tento jav sprevadza nahle zovretie a zmiznutie vsetkych bublin v 
celom objeme kvapaliny ho prehliadli.

Aby som sa vratil k teme. Supravodice su charakterizovane viacerymi 
parametrami, teplota je len jeden z nich. Potom nasleduje napriklad 
maximalna prudova hustota alebo maximalne magneticke pole. Existuje 
viacero skupin supravodicov ktore pokryvaju tento parameterspace. Je to 
trojrozmerny graf ktory ukazuje kedy je supravodic supravodivy a kedy 
quenchne a stane sa normalne vodivy. U normalne vodiveho kablu mozes 
zvysovat prudovu hustotu neobmedzene, jediny problem je ze sa kabel 
ohrieva az kym nezhori.
U supravodica to ale nefunguje, ked zvysujes prudovu hustotu stale 
fungule, ale nad urcitu hranicu prestane byt supravodivy. Ak potrebujes 
prenasat dany prud musis upliest kabel zo vzajomne izolovanych 
supravodivych vlakien aby si ju neprekrocil.


Kable pre supravodive magnety su 'klasicke' supravodice prveho druhu. 
Potrebuju nizku teplotu a dosahuju prudove hustoty v rade jednotiek 
kA/mm^2. Su pomerne lacne a technologia je uz pomerne dobre vychytana, 
urcite aj vdaka obrovskym investiaciam z LHC.

V energetike sa supravodive vedenia uz pouzivaju, minimalne v usa je ich 
hned niekolko, vsetko su ale pomerne kratke spojky, nie dialkove 
vedenia. Pre energetiku treba nie len vysoke prudy ale aj vysoke 
napatia. Chladiace kvapalne plyny maju pomerne nizku prieraznu pevnost v 
porovnani s 'klasickymi' izolantmi. Takze situacia by sa obratila, 
klasicke 100kV/1kA vedenie by preslo na nieco ako 1kV a 100kA. 
Supravodice nemaju radi zmeny, takze neviem ci by bolo vobec mozne 
prenasat 50Hz prud.

Vseobecne vysokoteplotne supravodice nedokazu pracovat s vysokymi 
prudovymi hustotami ani pri vyssich hodnotach magnetickych poli. Navyse 
su to pomerne exoticke materialy, takze su nedostupne v priemyselnom 
meritku a velmi drahe. Na druhej strane by mozno stacilo chladenie 
dusikom, ale postavit niekolko sto km dlhy bezudrzbovy kryostat nie je 
trivialne.
Kryostaty sa konstruuju bud s izolacnym vakuom, co je na tento ucel asi 
uplne neschodne. Jednak sa musi neustale cerpat, a cerpat sa musi radovo 
na 10^-5 az -6 mbar, inak sa vyrazne zvysuje prenos tepla tym vzduchom. 
Potom najst poruchu na tak dlhom potrubi je viacmenej nemozne.
Klasicky koaxialny kryostat s pevnym izolacnym materialom je asi 
nerealny uplne.
Ono sa to nezda, ale prenos tepla z kelvinovych teplot na izbovu teplotu 
je tak velmi neucinny ze na chladenie toho vedenia, ked extrapolujem z 
LHC, by bolo treba radovo megawatt na kilometer.

Rozmyslam aky prinos by mali supravodive tocive stroje. Sucasne tocive 
stroje velkych vykonov maju pomerne dobre ucinnosti. Indukcia pola by 
sice mozno vzrastla z 1.5T na niekolko jednotiek T, ale za cenu toho ze 
nemoze mat klasicky magneticky obvod. Boli by to len "vZduchove" cievky. 
Ak by nebol aj rotor supravodivy a v uplnej blizkosti statora tak by to 
zrejme neprinieslo ziaden uzitok.

Aby som to zhrnul, zatial to vyzera tak ze bezny supravodic z drogerie 
stale potrebuje helium.

b.





 > Vratme sa vsak k tej supravodivosti; a ked si to uz nacal, tak 
niekolko otazok.
 >
 > Uplynulo 100 rokov od objavu. Nad slnko su jasne vyhody pouzitia 
supravodicov, a v dnesnej tazko energeticky skusanej dobe by sa nam v 
kazdodennom zivote zisli ako sol. Preco teda este stale po 100 rokoch 
nemame nielenze lokalne rozvody supravodive (co by mimochodom snad 
riesilo aj problem solarnych spiciek), ale ani dialkove vedenia. Pred 
revoluciou som vo vedecko-popularnych casopisoch cital o supravodivych 
generatoroch konstruovanych sovietskymi vedcami (a teda nepochybne aj 
zahnivajucimi kapitalistami) - a kde teda su? Pred asi 20 rokmi bolo 
velke halo okolo vysokoteplotnych supravodicov, ale aj vy v CERNe 
chladite magnety heliom, preco?
 >
 > wek
 >