RE: Supravodiče

Pondělí Leden 23 20:19:15 CET 2006

Tiše zírám.
Díky - super článek.
PZ

>-----Original Message-----
>From: hw-list-bounces@list.hw.cz [mailto:hw-list-bounces@list.hw.cz]On
>Behalf Of Daniel Valuch
>Sent: Monday, January 23, 2006 3:10 PM
>To: HW-news
>Subject: Re: Supravodiče
>
>
>Necitim sa uplne kvalifikovany odpovedat na vasu otazku. Kedze sa v
>nasom laboratoriu nachadza najvacsi supravodivy system na svete skusim
>odpovedat :-)
>
>V prvom rade je mozno vhodne povedat ze predstava objednam kilometer
>supravodica, namotam z neho cievku, ponorim do helia, pustim
>prud a mam
>vystarano je zcestna a rovno na nu zabudnite.
>
>Ako vyzera supravodivy kabel mozete vidiet na nasledujucich obrazkoch:
>
>http://doc.cern.ch//archive/electronic/cern/others/PHO/photo-it
>/9804002.jpeg
>http://cdsweb.cern.ch/search.py?of=hd&f=970__a&p=000000430MMD#begin
>http://doc.cern.ch//archive/electronic/cern/others/PHO/photo-it
>/9208045.jpeg
>http://cdsweb.cern.ch/search.py?of=hd&f=970__a&p=000002065MMD#begin
>
>Vacsina materialu je plniaca med a samotny supravodic su len tie
>malinkate tmave bodky vo vnutri. Pre aplikaciu vo vysokom magnetickom
>poli (dipolove magnety pre LHC) je vodic vo forme pasika s rozmermi
>15x2mm, ktory obsahuje do 2mm^2 supravodica. Pracovny prud je
>12kA (t.j.
>prudova hustota 6kA/mm^2), vysledne magneticke pole 8.5T.
>
>Dalsie su len body - problemy, ktore budete musiet vyriesit alebo
>minimalne sa nimi zaoberat:
>
>Problem s ktorym sa stretnete u supravodicov je, ze magneticke polia
>deformuju pretekajuci prud tak ze supravodic moze stratit
>supravodivost,
>aj ked je ochladeny pod bod supravodivosti. Daju sa k tomu najst
>materialy, su to podobne stavove diagramy ako u trojneho bodu vody, na
>osiach je potom vynesena myslim teplota-magneticke pole-prud. Pokial
>toto neosetrite supravodivy jav nevyvolate. Podla popisu odhadujem, ze
>vasa aplikacia je prave generacia silneho magnetickeho pola vo velkom
>objeme.
>
>Problem je ako dostat vami pozadovany prud z izbovej teploty
>na teplotu
>supravodica. Spominate prudy 10-100kA, na strane izbovej teploty na to
>potrebujete vodic o priereze 2000-20000mm^2. Na strane supravodivej
>potom 2-5mm^2. Spocitajte si kolko tepla vam potecie cez medennu tyc
>prierezu 2000mm^2 z prostredia 300K do prostredia 4K. Do vasej
>kalkulacie takisto zapocitajte ze ucinnost chladenia na supravodivych
>teplotach je tak 0.2% (Carnotov cyklus), t.j. na vychladenie
>straty 1W v
>heliu potrebujete 500 (u najvacsich kompresorov) po 1000W (u
>mensich) na
>teplej strane.
>V nasich dipolovych magnetoch je to riesene pomocou vysokoteplotneho
>supravodica, kde su privody velkeho prierezu z izbovej teploty
>privedene
>na medzistupen na teplote kvapalneho dusika (tam je ucinnost chladenia
>vyrazne vyssia) a z dusika to ide vysokoteplotnym supravodicom radovo
>mensieho prierezu na teplotu helia. Minuly tyzden som sem
>posielal fotky
>z podzemia, toroidny magnet s napajacim prudom cca. 20kA
>(http://www.balu.sk/gallery/view_album.php?set_albumName=album1
>0 cievky
>su v tych rurach s oranzovymi vyhrievacimi pasikmi).
>
>Problem "napustenia" cievky energiou. Spocitajte si kolko energie bude
>ulozenej v cievke o indukcnosti desiatok H pri prude 100kA (priklad
>vezmime L=10H a I=10kA, E=1/2*L*I^2=500MJ). Tuto energiu do nej musite
>dostat a tuto energiu musite z nej dostat. Indukovane napatie
>na cievke
>je umerne dI/dt, medzizavitova izolacia supravodiveho materialu vydrzi
>tak desiatky V, takze si zratajte maximalne dovolene
>indukovane napatie
>a z toho cas kolko budete takuto cievku zapinat. Takisto aky prikon
>budete odoberat zo siete. Vyjdu vam hodiny az dni.
>
>Problem nahlej straty supravodivosti. V predchadzajucom bode ste
>spocitali kolko energie bude v cievke ulozenej. Supravodic ale moze v
>dosledku nahodnych javov (prelet vysokoenergetickej castice,
>mikrodefekt) alebo zlyhania chladenia (musi byt dokonale obtekany
>chladiacou He kvapalinou) nahle stratit supravodivost. Z
>tohoto bodu sa
>potom tato strata supravodivosti siri ako rakovina rychlostou
>jednotiek
>az desiatok cm/s az sa cela cievka stane normalne vodiva.
>Pripominam ze
>v nej mate stale ulozenych vasich 500MJ energie. Riesienie - rychly
>"quench" system, ktory v priebehu stoviek ms ohreje celu hmotu cievky
>nad supravodivu teplotu a extrahuje z nej vsetku energiu. Inak by
>vplyvom vlastnej energie explodovala. V nasich dipolovych magnetoch je
>to riesene spinacim prvkom a rezistorom, ktory sedi priamo v heliu a
>vyprazdni cele vinutie do pripojeneho patricne dimenzovaneho
>rezistora s
>casovou konstantou stovky ms. Tento jav sprevadza uvolnenie vsetkeho
>chladiaceho helia v plynnej forme. Plyn ma ale radovo vyssi objem ako
>kvapalina comu treba prisposobit mechanicku konstrukciu a zabezpecit
>dostatocne vykonny vyhrievany vyfuk, inak vam pocas vyronu
>zamrzne upcha
>sa a exploduje.
>
>Problem tepelnej izolacie. Ako som uz spominal chladenie na heliovych
>teplotach je velmi energeticky narocne, preto treba konstrukciu tomu
>prisposobit. Opatrenia pozostavaju z minimalizacie prierezu
>spojujuceho
>izbove prostredie a studene prostredie (napriklad specialne kompozitne
>materialy), pouzitie izolacneho vakua, pouzitie tzv. superizolacie,
>ktora zamedzuje ohrievaniu vnutorneho prostredia infra ziarenim z
>vonkajsieho plasta cievky. Samotna cievka je samozrejme uzavreta aj s
>jej chladiacim heliom v samostatnej nerezovej komore. Nezabudnite ze
>dI/dt indukuje virive prudy vo vasej nerezovej komore :-)
>
>Problem chladenia helia. Pre spominane objemy/prudy/rozmery
>neprichadza
>do uvahy otvoreny obvod kde budete liat kvapalne He, ale potrebujete
>chladiace zariadenie (liter helia stoji tusim okolo 400 korun,
>opravte ma).
>
>Skor ako by som hladal nejake firmy, ktore vam ten kabel na objednavku
>vyrobia (nam robili do dipolov tusim 1500km) som pripomenul par veci s
>ktorymi sa stretnete ked by ste nieco taketo isli robit. Nasa
>sekcia je
>len uzivatel supravodiveho systemu, takze vsetky presne detaily
>neovladam. Toto bol len popis niektorych vseobecne znamych problemov,
>lebo touto problematikou sa nezaoberam. Keby ste sa tomu zacali
>vaznejsie venovat dostanete sa k tomu ze problem cievok vasich
>rozmerov
>s prudmi 10-100kA riesilo napriklad len pre nas niekolko stoviek
>inzinierov z celeho sveta s rozpoctom niekolko stoviek milionov eur.
>
>balu
>
>
>
>
>
>Pavel Hudecek wrote:
>
>>Dobrý den,
>>
>>Předpokládejme supravodivou toroidní cívku s malou střední
>délkou siločáry
>>a velkým průřezem, indukčnost řádu H, až desítek H, proud 10-100 kA,
>>chlazení kapalným He.
>>
>>Kde a za kolik něco takového nechat vyrobit?
>>
>>Nebo jinak:
>>
>>Kolik stojí km vodiče vhodného pro daný účel?
>>Jaký bude mít průřez včetně nosného materiálu?
>>
>>Děkuji, PH
>>
>>
>
>_______________________________________________
>HW-list mailing list  -  sponsored by www.HW.cz
>Hw-list@list.hw.cz
>http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
>