Коммерческие материалы и
приборы на основе сверхпроводимости
Сильноточные технологии
Промышленное производство
технических сверхпроводящих материалов было освоено в мире к середине
70-х годов XX в. Активно разрабатывались различные устройства,
использующие явление сверхпроводимости, — от лабораторных магнитов
для камерных научных исследований в физике, химии, биологии до крупных,
индустриального масштаба установок по магнитному удержанию горячей
термоядерной плазмы или импульсные источники энергии большой мощности на
базе индуктивных накопителей.
Основу технических
сверхпроводящих материалов составляли в то время два НТСП-материала.
Первый из них — деформируемый сплав Nb—Ti со следующими параметрами:
критическая температура 9,6 К при нулевых магнитном поле и токе,
критическое магнитное поле 12Тл при 4,2 К (температура кипения жидкого
гелия при нормальном давлении), нулевом токе и критической плотности
тока, равной 3x109 А • м~2 при 4,2 К и в магнитном
поле 5 Тл. Стоимость такого материала не превышает нескольких
долларов за 1 кА-м.
Вторым сверхпроводником,
освоенным промышленностью несколько позже, было интерметаллическое
соединение Nb3Sn, которое расширило диапазон рабочих температур
и магнитных полей для сверхпроводниковых устройств. Материал на
основе Nb3Sn имеет критическую температуру 18,3 К при
нулевых магнитном поле и токе, критическое магнитное поле около 22 Тл при
4,2 К и нулевом токе, критическую плотность тока более высокую, чем в
материалах на основе сплава Nb—Ti, в частности, при 4,2 К в поле 10 Тл
плотность тока в нем превышала 109А-м~2. Его
стоимость составляет примерно 10 долл. за I кА • м.
Сами технические сверхпроводящие
провода представляли собой сложные композитные конструкции из разнородных
материалов с ультратонкими (до долей микрона) нитями собственно
сверхпроводника. Наукоемкая технология их изготовления (рис. 8.17) была
освоена СССР, CILIA, Японией, ФРГ и другими индустриально развитыми
странами.
Значения рабочих магнитных полей
и плотностей тока, которых удавалось достичь в сверхпроводниковых
устройствах, использующих материалы Nb-Ti и Nb3Sn при
температурах вблизи 4,2 К, практически перекрывали прогнозируемые
потребности всего электротехнического и электроэнергетического
оборудования. К тому же значительно уменьша-
