अतिचालकता के तकनीकी अनुप्रयोग

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अतिचालकता के कुछ तकनीकी अनुप्रयोगों में शामिल हैं:


निम्न-तापमान अतिचालकता

चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) और परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर)

सुपरकंडक्टिविटी का सबसे बड़ा अनुप्रयोग एमआरआई और एनएमआर के लिए आवश्यक बड़ी मात्रा, स्थिर और उच्च तीव्रता वाले चुंबकीय क्षेत्रों का उत्पादन करना है। यह ऑक्सफोर्ड इंस्ट्रूमेंट्स और सीमेंस जैसी कंपनियों के लिए अरबों अमेरिकी डॉलर के बाजार का प्रतिनिधित्व करता है। मैग्नेट आमतौर पर पारंपरिक सुपरकंडक्टर | कम तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स (एलटीएस) का उपयोग करते हैं क्योंकि एलटीएस उपकरणों को तरल में ठंडा करने की आवश्यकता के बावजूद, उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स अभी तक इतने सस्ते नहीं हैं कि आवश्यक उच्च, स्थिर और बड़ी मात्रा वाले क्षेत्रों को लागत प्रभावी ढंग से वितरित कर सकें। हीलियम तापमान. सुपरकंडक्टर्स का उपयोग उच्च क्षेत्र के वैज्ञानिक चुम्बकों में भी किया जाता है।

कण त्वरक और चुंबकीय संलयन उपकरण

लार्ज हैड्रान कोलाइडर जैसे कण त्वरक में कई उच्च क्षेत्र के विद्युत चुम्बक शामिल हो सकते हैं जिनके लिए बड़ी मात्रा में एलटीएस की आवश्यकता होती है। एलएचसी मैग्नेट के निर्माण के लिए पांच वर्षों में दुनिया के नाइओबियम टाइटेनियम तार उत्पादन का 28 प्रतिशत से अधिक की आवश्यकता होती है, साथ ही एलएचसी के विशाल प्रयोग डिटेक्टरों के लिए मैग्नेट में बड़ी मात्रा में एनबीटीआई का भी उपयोग किया जाता है।[2] पारंपरिक फ़्यूज़न मशीनें (JET, ST-40, NTSX-U और MAST) तांबे के ब्लॉक का उपयोग करती हैं। इससे उनके क्षेत्र 1-3 टेस्ला तक सीमित हो जाते हैं। 2024-2026 की समयसीमा के लिए कई सुपरकंडक्टिंग फ़्यूज़न मशीनों की योजना बनाई गई है। इनमें आईटीईआर, एआरसी संलयन रिएक्टर और एसटी-40 का अगला संस्करण शामिल है। उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स को शामिल करने से टोकामक्स की नई पीढ़ी के लिए खेतों में परिमाण में सुधार (10-13 टेस्ला) प्राप्त होना चाहिए।[3]


उच्च तापमान अतिचालकता (एचटीएस)

उच्च तापमान अतिचालकता (एचटीएस) के लिए अब तक व्यावसायिक अनुप्रयोग सीमित हैं।

सुपरकंडक्टिंग तापमान तक ठंडा करने के लिए एचटीएस को केवल तरल नाइट्रोजन की आवश्यकता होती है, तरल हीलियम की नहीं। हालाँकि, एचटीएस तकनीक के साथ समस्या यह है कि वर्तमान में ज्ञात उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स भंगुर सिरेमिक हैं जिनका निर्माण करना महंगा है और आसानी से तारों या अन्य उपयोगी आकारों में नहीं बनते हैं।[4] इसलिए, एचटीएस के लिए आवेदन वहां किए गए हैं जहां इसके कुछ अन्य आंतरिक लाभ हैं, उदाहरण के लिए। में

  • एलटीएस उपकरणों के लिए कम तापीय हानि धारा लीड (कम तापीय चालकता),
  • आरएफ और माइक्रोवेव फिल्टर (आरएफ के लिए कम प्रतिरोध), और
  • विशेषज्ञ वैज्ञानिक चुम्बकों में तेजी से वृद्धि हो रही है, विशेष रूप से जहां आकार और बिजली की खपत महत्वपूर्ण है (जबकि इन अनुप्रयोगों में एचटीएस तार एलटीएस की तुलना में बहुत अधिक महंगा है, इसे सापेक्ष लागत और शीतलन की सुविधा द्वारा ऑफसेट किया जा सकता है); क्षेत्र को रैंप करने की क्षमता वांछित है (एचटीएस के ऑपरेटिंग तापमान की उच्च और व्यापक रेंज का मतलब है कि क्षेत्र में तेजी से बदलाव को प्रबंधित किया जा सकता है); या क्रायोजेन मुक्त ऑपरेशन वांछित है (एलटीएस को आमतौर पर तरल हीलियम की आवश्यकता होती है जो अधिक दुर्लभ और महंगी होती जा रही है)।

एचटीएस-आधारित सिस्टम

एचटीएस का उपयोग वैज्ञानिक और औद्योगिक चुम्बकों में होता है, जिसमें एनएमआर और एमआरआई प्रणालियों में उपयोग भी शामिल है। वाणिज्यिक प्रणालियाँ अब प्रत्येक श्रेणी में उपलब्ध हैं।[5] इसके अलावा एचटीएस की एक आंतरिक विशेषता यह है कि यह एलटीएस की तुलना में बहुत अधिक चुंबकीय क्षेत्र का सामना कर सकता है, इसलिए तरल हीलियम तापमान पर एचटीएस को एलटीएस मैग्नेट के अंदर बहुत उच्च-क्षेत्र सम्मिलन के लिए खोजा जा रहा है।

भविष्य के आशाजनक औद्योगिक और वाणिज्यिक एचटीएस अनुप्रयोगों में प्रेरण हीटर , ट्रांसफार्मर, फॉल्ट करंट लिमिटर्स, बिजली भंडारण , इलेक्ट्रिक मोटर्स और बिजली पैदा करने वाला , परमाणु संलयन रिएक्टर (आईटीईआर देखें) और चुंबकीय उत्तोलन उपकरण शामिल हैं।

प्रारंभिक अनुप्रयोग ऐसे होंगे जहां छोटे आकार, कम वजन या तेजी से करंट स्विच करने की क्षमता (फॉल्ट करंट लिमिटर्स) का लाभ अतिरिक्त लागत से अधिक होगा। लंबे समय तक कंडक्टर की कीमत में गिरावट के कारण एचटीएस सिस्टम को अकेले ऊर्जा दक्षता के आधार पर अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में प्रतिस्पर्धी होना चाहिए। (बिजली प्रणालियों में एचटीएस प्रौद्योगिकी की भूमिका और जेनरेशन 2 कंडक्टर के विकास की स्थिति के अपेक्षाकृत तकनीकी और यूएस-केंद्रित दृष्टिकोण के लिए देखें इलेक्ट्रिक सिस्टम के लिए सुपरकंडक्टिविटी 2008 यूएस डीओई वार्षिक सहकर्मी समीक्षा।)

इलेक्ट्रिक पावर ट्रांसमिशन

होलब्रुक अतिचालक परियोजना

होलब्रुक सुपरकंडक्टर प्रोजेक्ट, जिसे LIPA प्रोजेक्ट के रूप में भी जाना जाता है, दुनिया के पहले उत्पादन सुपरकंडक्टर विद्युत शक्ति संचरण पावर केबल के डिजाइन और निर्माण की एक परियोजना है। केबल को जून 2008 के अंत में [[लम्बा द्वीप पावर अथॉरिटी]] (LIPA) द्वारा चालू किया गया था। उपनगरीय लॉन्ग आइलैंड विद्युत सबस्टेशन को लगभग 600 मीटर लंबी भूमिगत केबल प्रणाली द्वारा आपूर्ति की जाती है 99 miles (159 km) उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर|अमेरिकी सुपरकंडक्टर द्वारा निर्मित उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर तार को भूमिगत स्थापित किया जाता है और तरल नाइट्रोजन के साथ ठंडा किया जाता है, जिससे अतिरिक्त बिजली देने के लिए आवश्यक महंगा रास्ता कम हो जाता है।[6] इसके अलावा, केबल की स्थापना ने ओवरहेड बिजली लाइनों के लिए सख्त अनुमति जटिलताओं को दूर कर दिया, और ओवरहेड बिजली लाइनों के लिए जनता की चिंताओं के लिए एक समाधान पेश किया।[7][8]


ट्रेस एमिगास परियोजना

अमेरिकी सुपरकंडक्टर को संयुक्त राज्य अमेरिका के पहले नवीकरणीय ऊर्जा बाजार केंद्र, ट्रेस एमिगास प्रोजेक्ट के लिए चुना गया था।[9] ट्रेस अमीगास नवीकरणीय ऊर्जा बाजार केंद्र सुपरकंडक्टर बिजली पाइपलाइनों का एक बहु-मील, त्रिकोणीय बिजली मार्ग होगा जो तीन अमेरिकी पावर ग्रिड (पूर्वी इंटरकनेक्शन, पश्चिमी इंटरकनेक्शन और टेक्सास इंटरकनेक्शन) के बीच कई गीगावाट बिजली को स्थानांतरित और संतुलित करने में सक्षम होगा। पारंपरिक पावरलाइनों के विपरीत, यह एसी करंट के बजाय डीसी के रूप में बिजली स्थानांतरित करेगा। यह क्लोविस, न्यू मैक्सिको में स्थित होगा।

एसेन भीतरी शहर

एस्सेन, जर्मनी में दुनिया की सबसे लंबी सुपरकंडक्टिंग पावर केबल है जिसका उत्पादन 1 किलोमीटर है। यह 10 kV लिक्विड नाइट्रोजन कूल्ड केबल है। केबल समकक्ष 110 केवी नियमित केबल से छोटी है और कम वोल्टेज में छोटे ट्रांसफार्मर का अतिरिक्त लाभ होता है।[10][11]


सिंचित एल्यूमीनियम संयंत्र

वोर्डे, जर्मनी में एक एल्यूमीनियम संयंत्र ने कम मात्रा और सामग्री की मांग को फायदे के रूप में उद्धृत करते हुए 200 केए वाले केबलों के लिए सुपरकंडक्टर्स का उपयोग करने की योजना बनाई है।[12][13]


मैग्नीशियम का रिसाव

मैग्नीशियम डाइबोराइड एलटीएस के समान बॉलपार्क में प्रति वर्तमान-वहन क्षमता प्रति लंबाई (लागत/(केए*एम)) के संदर्भ में बीएससीसीओ या वाईबीसीओ की तुलना में बहुत सस्ता सुपरकंडक्टर है, और इस आधार पर कई निर्मित तार पहले से ही सस्ते हैं तांबे की तुलना में. इसके अलावा, एमजीबी2 एलटीएस से अधिक तापमान पर सुपरकंडक्ट होता है (इसका महत्वपूर्ण तापमान 39 K है, जबकि NbTi के लिए 10 K से कम और Nb के लिए 18.3 K से कम है)3एसएन), क्रायोजेन-मुक्त मैग्नेट में या शायद अंततः तरल हाइड्रोजन में 10-20 K पर इसका उपयोग करने की संभावना का परिचय देता है।[citation needed] हालाँकि एमजीबी2 चुंबकीय क्षेत्र में सीमित है, यह इन उच्च तापमानों को सहन कर सकता है, इसलिए उच्च क्षेत्र के अनुप्रयोगों में इसकी प्रतिस्पर्धात्मकता प्रदर्शित करने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है।

फँसे हुए क्षेत्र चुम्बक

सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों को एक संक्षिप्त चुंबकीय क्षेत्र में उजागर करने से जनरेटर जैसी मशीनों में उपयोग के लिए क्षेत्र फंस सकता है। कुछ अनुप्रयोगों में वे पारंपरिक स्थायी चुम्बकों का स्थान ले सकते हैं।[14][15][16]


टिप्पणियाँ

  1. ↑ Fischer, Martin. New Path to 10 MW Renewable Energy World, 12 October 2010. Retrieved: 14 October 2010.
  2. ↑ Superconductors Face the Future. 2010
  3. ↑ ITER Magnets
  4. ↑ See for example L. R. Lawrence et al: "High Temperature Superconductivity: The Products and their Benefits" Archived 2014-09-08 at the Wayback Machine (2002) Bob Lawrence & Associates, Inc.
  5. ↑ See for example HTS-110 Ltd and Paramed Medical Systems .
  6. ↑ Gelsi, Steve (2008-07-10). "Power firms grasp new tech for aging grid". Market Watch. Retrieved 2008-07-11.
  7. ↑ Eckroad, S. (December 2012). "सुपरकंडक्टिंग-पावर-उपकरण" (PDF). Technology*Watch*2012 – via EPRI.
  8. ↑ "Cost To Run Overhead Power 500 Feet" (in English). Retrieved 2023-01-23.
  9. ↑ "Superconductor Electricity Pipelines to be Adopted for America's First Renewable Energy Market Hub". 2009-10-13. Retrieved 2009-10-25.
  10. ↑ Williams, Diarmaid (7 January 2016). "एसेन में नेक्सन की सफलता अन्य शहरों में भी लागू हो सकती है". Power Engineering. Retrieved 6 July 2018.
  11. ↑ "Ein Leuchtturmprojekt für den effizienten Stromtransport" (PDF) (in Deutsch). Archived from the original (PDF) on 2014-11-08.
  12. ↑ "Demo200". Retrieved 2020-03-07.
  13. ↑ "वोर्डे में ट्रिमेट टिकाऊ सुपरकंडक्टर तकनीक पर निर्भर करता है" (in Deutsch). 2020-02-04. Retrieved 2020-03-07.
  14. ↑ Trapped field magnet
  15. ↑ Physicists discover flaws in superconductor theory
  16. ↑ Trapped field magnets of high-T/sub c/ superconductors

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