Українські рефератиучбові матеріали на українській мові

RefBaza.com.ua пропонує студентам та абітурієнтам найбільшу базу з рефератів! Також ви можете ділитися своїми рефератами для поповнення бази.

Высокотемпературная надпровідність

Реферат: Высокотемпературная надпровідність

Відкриття кінці 1986 нового класу високотемпературних надпровідних матеріалів радикально розширює можливості практичного використання надпровідності до створення нової техніки і надасть революционизирующее вплив на ефективність галузей народного господарства.

Явище, що полягає у його зникнення електричного опору провідника за його охолодженні нижче критичної температури, було відкрито в 1911 року, проте практичне використання цього явища почалося у середині шістдесятих років, коли розробили сверхпроводящие матеріали, придатні технічних застосувань. У зв'язку з тим, що критичні температури цих матеріалів не перевищували 20 До, все створені сверхпроводниковые устрою експлуатувалися за температур рідкого гелію, тобто. при 4-5 До. Попри дефіцитність цього хладоагента, високі енергозатрати з його зрідження, складність і високі вартість систем теплоізоляції за цілою низкою напрямів почалося практичне використання надпровідності. Найбільш великомасштабними застосуваннями надпровідників з'явилися електромагніти прискорювачів заряджених частинок, термоядерних установок, МГД-генераторов. Було створено дослідні зразки сверхпроводниковых електрогенераторів, ліній електропередач, накопичувачів енергії, магнітних сепараторів та інших. Останніми роками у різних капіталістичних країнах почалося масове виробництво діагностичних медичних ЯМР-томографов зі сверхпроводниковыми магнітами, потенційний ринок яких становить кілька млрд. доларів.

Відкриття високотемпературних надпровідників, критична температура яких з запасом перевищує температуру кипіння рідкого азоту, принципово змінює економічні показники сверхпроводниковых пристроїв, оскільки вартість хладоагента і їхньої витрати для підтримки необхідної температури знижуються в 50-100 раз. З іншого боку, відкриття високотемпературної надпровідності (ВТСП) зняло теоретичний заборона підвищення критичної температури з 30 - до кімнатної. Так, від часу відкриття цієї явища критична температура підвищена з 30 - 130 До.

Державна науково-технічна програма передбачає широкий комплекс робіт, які включають у собі фундаментальні і прикладні дослідження, створені задля розв'язання проблеми технічної реалізації високотемпературної надпровідності.

Відповідно до структурою програми головними напрямами робіт є:

1. ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИРОДИ І СВОЙСТВ ВТСП.

Основними завданнями цього є фундаментальні дослідження з з'ясовуванню механізму високотемпературної надпровідності, розробка теорії ВТСП, прогнозування пошуку нових сполук з високими критичними параметрами й визначення їх фізико-хімічних властивостей.

2. ВПЛИВ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ НА СВОЙСТВА ВТСП МАТЕРИАЛОВ.

За таким напрямку проводитимуться дослідження впливу високого тиску, механічних і теплових впливів, іонізуючого випромінювання здійснюватиме, електромагнітних полів та інших чинників на властивості ВТСП матеріалів і вироблення рекомендацій з питань створення ВТСП матеріалів з оптимальними технологічними і технічними характеристиками.

3. НАУКОВІ ОСНОВЫ І ТЕХНОЛОГІЇ ОДЕРЖАННЯ ВТСП МАТЕРИАЛОВ.

Основними завданнями досліджень з цього напряму є розробка теоретичних основ отримання високотемпературних надпровідних матеріалів із наперед заданими властивостями, синтез нових матеріалів з необхідні технічної реалізації параметрами, розробка технологій отримання високотемпературних надпровідників заданих технічних форм. Ключовими питаннями цього напряму і всієї програми загалом є створення технологічних і стабільних тонкоплівкових структур, прийнятних для реалізації в слаботочной техніці, і особливо сильноточных токонесущих елементів як дротів, стрічок, кабелів та інших. від використання в сильноточной техніці.

4. СЛАБОТОЧНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВТСП.

Створення конкретних технічних виробів з урахуванням ВТСП матеріалів найреальніше найближчим часом саме у слаботочной техніці, тобто. в мікроелектроніці та обчислювальної техніки.

У межах програми передбачається розробка й освоєння виробництва трьох класів електронних сверхпроводниковых приладів:

- СКВИДы (прилади з урахуванням джозефсоновских переходів) як детектори слабких магнітних полів до застосування до медицини (магнитоэнцефалография), геології і геофізики (розвідку корисних копалин, вивчення геологічної будови земної кори, прогноз землетрусів), матеріалознавстві (неразрушающий контроль матеріалів, конструкцій), військової техніки (виявлення магнітних аномалій, зокрема, глибинних підводних човнів), наукові дослідження, зв'язку й навігації.

Широке освоєння та впровадження СКВИД магнитометрического методу вимірів дозволить в стислі терміни якісно змінити багатьох видів вимірювальної техніки, підвищити на сотні і більше разів чутливість приладів та точність вимірів, підвести вимірювальні можливості широкої номенклатури датчиків до теоретичного межі, вивести вимірювальну техніку на вищий якісно нового рівня.

- Аналого-цифровые прилади (АЦП), використовують понадшвидкі (частки пикосекунды) перемикання від джозефсоновского до "гиверовскому" режиму роботи, для застосувань у найновіших систем зв'язку, цифрових обчислювальних пристроях в обробці та політичного аналізу аналогових сигналів та інших.

- Прилади, засновані на ефект появи на джозефсоновском переході постійної напруги під час подачі нею НВЧ сигналу, від використання в прецизійних вимірювальних системах (наприклад, еталон Вольта).

Широке застосування ВТСП знайде в обчислювальної техніки. Вже час розроблено, виготовлені й випробувані макети осередки пам'яті, надчуттєва елемент зчитування на ВТСП плівках з кратним зниженням энерговыделения проти напівпровідниковими підсилювачами зчитування, надшвидкісні лінії зв'язку, які дають змогу збільшити продуктивність систем удесятеро - 100 раз. Впровадження ВТСП в обчислювальну техніку дасть кратну збільшення його швидкодії і рівня інтеграції. Так, перехід на ВТСП з'єднання та зниження робочої температури напівпровідникових суперЕОМ дозволить підвищити їх продуктивність з 10х9 до 10х12 операций/сек.

Однією з перспективних областей застосування ВТСП буде космічна техніка - бортові і "забортовые" вимірювальна апаратура і обчислювальні системи (можлива робота без спеціальних пристроїв охолодження, оскільки "тіньова" температура у супутників - 90 До). У цьому під час переходу на ВТСП питома маса охолоджувальної системи знизиться в 50 раз, обсяг зменшиться в 1000 раз, надійність зросте у 10 раз.

Широкі перспективи використання ВТСП відчиняються о СВЧ-технике у створенні датчиків видимого і ІК діапазону із високим чутливістю.

5. СИЛЬНОТОЧНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВТСП.

Застосування ВТСП в сильноточной техніці матиме найрадикальніші економічні наслідки для народного господарства.

Цей напрям своєї включає у собі створення електроенергетичних пристроїв і систем, які б виробляли, передавальних і перетворюючих електроенергію з промисловою масштабах. Основою цього напряму є здатність надпровідників нести без втрат високі щільності (10х9-10х10 А/м2) транспортного струму в сильних магнітних полях за температур нижче критичної. Це властивість надпровідників дозволяє створювати електроенергетичне устаткування різного призначення за поліпшеними массогабаритными характеристиками, вищим ККД і (вдесятеро) зниженими експлуатаційними видатками.

Так, під час передачі по кабельним лініях електропередач потужностей понад двадцять млн. кВт на відстань понад 2000 км очікується зниження електричних втрат на 10%, що він відповідає заощадження від 7 до 10 млн. т.у.м. на рік. У цьому наведені видатки сверхпроводящую кабельну ЛЕП може бути максимум, ніж високовольтну ЛЕП традиційного виконання. Синхронні сверхпроводящие генератори на ТЕС, АЕС і ГЕС матимуть на 0,5-0,8% вищий ККД і 30%


Схожі реферати

Статистика

[1] 2