superconduction funds and applicationgradus.kefo.hu/archive/2017-1/2017_1_csc_002_barsony.pdf ·...

Gradus Vol 4 No 1 (2017) 258-271 ISSN 2064-8014

258

SZUPRAVEZETEacuteS ALAPJAI EacuteS ALKALMAZAacuteSA

SUPERCONDUCTION FUNDS AND APPLICATION

Baacutersony Krisztiaacuten 1

1 Informatika Tanszeacutek GAMF Műszaki eacutes Informatikai Kar Pallasz Atheacuteneacute Egyetem Magyarorszaacuteg

Kulcsszavak szupravezető kvantumfizika BCS elmeacutelet nulla celsius

Keywords superconductor quantum physics BSC theory zero celsius

Cikktoumlrteacutenet Beeacuterkezett 2017 januaacuter 24 Aacutetdolgozva 2017 februaacuter 15 Elfogadva 2017 maacutercius 14

Oumlsszefoglalaacutes A szupravezeteacutes jelenseacutegeacutet a XX szaacutezad elejeacuten fedezteacutek fel Kezdetben a műkoumldeacuteseacutehez szuumlkseacuteges hűteacutest csak laboratoacuteriumi koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt tudtaacutek biztosiacutetani meacutegis egyre toumlbb elmeacuteleti fizikus eacuterdeklődoumltt a jelenseacuteg iraacutent Leiacuteraacutesaacutera egyre preciacutezebb Nobel-diacutejakat eacuterdemlő elmeacuteletek szuumllettek Kiacuteseacuterleti fizikus kolleacutegaacuteik sem teacutetlenkedtek sikeruumllt olyan speciaacutelis anyagokat gyaacutertaniuk melyek maacuter olcsoacutebb hűteacutes mellett is szupravezető tulajdonsaacutegot mutatnak Hasznaacutelatukkal szaacutemos meacuternoumlki probleacutema vaacutelt megoldhatoacutevaacute egyszerűbbeacute A koumlzel nulla Ohmos ellenaacutellaacutesuacute huzalok hasznaacutelataacutet az energetikai iparban proacutebaacuteljaacutek hasznosiacutetani A szupravezető segiacutetseacutegeacutevel kialakiacutethatoacute erős homogeacuten maacutegneses teret az orvostudomaacutenyban keacutepalkotaacutesra miacuteg a geacutepeacuteszetben kis veszteseacutegi ellenaacutellaacutesuacute jaacuterművek gyaacutertaacutesaacutera hasznaacuteljaacutek fel Cikkemben a toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten ismertetem a szupravezető tiacutepusokat A jelenseacutegek megeacuterteacuteseacutere bepillantaacutest nyuacutejtok a legfontosabb elmeacuteleti modellekbe Cikkem veacutegeacuten kategorizaacutelom majd bemutatom a napjainkban alkalmazott erős- eacutes gyengeaacuteramuacute villamos alkalmazaacutesokat Abstract Although the potential of the superconductivity has been already known from the beginning of the 20th century and its theory could be certified under laboratory conditions nowadays still various new approaches and applications are born to take advantage of the opportunities of this physical phenomenon In the first half part of the article the theoretical physical concepts about the superconductors are introduced while the second part contains the classification of the applications and their short description

1 Bevezeteacutes tiacutepusok bemutataacutesa

A szupravezeteacutes toumlrteacutenete 1908-ig nyuacutelik vissza Heike Kamerlingh Onnes holland fizikus ekkor cseppfolyoacutesiacutetotta a heacuteliumot Mivel a heacutelium folyeacutekony halmazaacutellapotban -293degC-os iacutegy alacsony hőmeacuterseacutekletű kiacuteseacuterletekbe foghatott 1911-ben alacsony hőmeacuterseacutekleten kuumlloumlnboumlző anyagok ellenaacutellaacutesaacutenak vizsgaacutelataacutenaacutel azt vette eacuteszre hogy bizonyos kritikus hőmeacuterseacuteklet alatt az ellenaacutellaacutes ugraacutesszerűen megszűnt [9] Az anyagok ezen aacutellapotaacutet elnevezte szupravezető aacutellapotnak eacutes

Kapcsolattartoacute szerző Tel +36 76 516 422 E-mail ciacutem barsonykrisztiangamfkefohu

Szupravezetők alapjai eacutes alkalmazaacutesa

259

amely feacutemes anyagok ilyen viselkedeacutest mutattak a szupravezető nevet kaptaacutek Nagypontossaacuteguacute meacutereacutesekkel kimutattaacutek hogy az oacutelom fajlagos ellenaacutellaacutesa szupravezető aacutellapotban 410-25 Ωm

Maacuter Kamerlingh is eacuteszrevette hogy a szupravezető aacutellapotban leacutevő anyag kritikus maacutegneses teacuter hataacutesaacutera visszateacuter normaacutel aacutellapotba Az oumlsszefuumlggeacutest az (1) egyenlet iacuterja le

119867119896 = 1198670 (1198792

1198791198962) (1)

ahol Hk a szupravezetőhoumlz tartozoacute kritikus maacutegneses teacutererősseacuteg H0 a nulla Kelvin fokhoz

tartozoacute kritikus maacutegneses teacutererősseacuteg a Tk a kritikus hőmeacuterseacuteklet a T pedig a szupravezető

hőmeacuterseacutekleteacutet A szupravezető anyagok tulajdonsaacutegaik szerint csoportosiacutethatoacutek Talaacutelunk kritikus

hőmeacuterseacuteklethez toumlrteacutenő csoportosiacutetaacutest uacutegy mint alacsony hőmeacuterseacutekletű szupravezetők (AHS vagy angol roumlvidiacuteteacutesből LTS) eacutes magas hőmeacuterseacutekletű szupravezetőt (MHS vagy HTS) Jellemző meacuteg a szaacutemmal jelzett tiacutepusok megkuumlloumlnboumlzteteacutese (I II III tiacutepus) Toumlbb helyen a III tiacutepust nem vaacutelasztjaacutek kuumlloumln hanem a II tiacutepus maacutesodik generaacutecioacutejakeacutent [11] vagy az inhomogeacuten anyagszerkezetre utalva nem-ideaacutelis II tiacutepuskeacutent is emlegetik [4] Talaacutelkozhatunk meacuteg szilaacuterdsaacuteg szerinti csoportosiacutetaacutessal is mint a feacutemes tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute laacutegy eacutes keraacutemia tulajdonsaacuteguacute kemeacuteny szupravezetőkkel

11 I Tiacutepusuacute szupravezető

Az előbbiekben bemutatott keacutet aacutellapottal biacuteroacute alacsony kritikus hőmeacuterseacuteklettel rendelkező szupravezető anyagokat soroljuk az I-es tiacutepusba A maacutegneses teacuter behatolaacutesaacutet az anyagba a London-feacutele behatolaacutesi meacutelyseacuteg hataacuterozza meg Ez nanomeacuteterekben meacuterhető iacutegy a szupravezető aacuterama is ezen veacutekony feluumlleti reacutetegben fog folyni

1 aacutebra I tiacutepusuacute szupravezető aacutellapot hőmeacuterseacuteklet eacutes maacutegneses teacutererősseacuteg fuumlggeacutese

1 taacuteblaacutezat I tiacutepusuacute szupravezetők kritikus parameacuteterei [4]

Elem Kritikus hőmeacuterseacuteklet Tc (K)

Kritikus maacutegneses teacuter

Hc (Am)

nioacutebium 946 1575 105

higany 415 328 104

oacutelom 719 639 104

vanaacutedium 53 105 105

oacuten 372 246 104

Baacutersony Krisztiaacuten

260

12 II Tiacutepusuacute szupravezető

1935-ben bejelentetteacutek hogy a feacutemek viselkedeacuteseacutetől elteacuterően az oumltvoumlzetekbe behatolt maacutegneses fluxus csoumlkkenő kuumllső teacuterben nem szorul ki teljesen az anyagboacutel hanem a feacutemben marad addig miacuteg az anyag szupravezető aacutellapotban van A jelenseacuteg fluxusmegkoumlteacutes neacuteven vaacutelt ismertteacute az aacutellapotot kevert aacutellapotnak nevezzuumlk Van olyan szupravezető amineacutel a felső kritikus indukcioacute eacuterteacuteke eleacuterheti a 100T nagysaacutegrendet is (elmeacuteleteacutet a 22-ben reacuteszleteseben kifejtem) Fontos meacuteg megemliacuteteni hogy ezen AHS-kel homogeacuten maacutegneses teret lehet kialakiacutetani ami adott alkalmazaacutesoknaacutel komoly előnyt jelent

2 aacutebra II tiacutepusuacute szupravezető kevert aacutellapottal [4]

2 taacuteblaacutezat II tiacutepusuacute szupravezetők kritikus parameacuteterei [4]

Vegyuumllet illetve oumltvoumlzet

Kritikus hőmeacuterseacuteklet Tc (K)


Hc (Am)

Nb3(Al08Ge02) 205 08 107

Nb3Sn 185 16 107

Nb3Al 18 16 107

V3Si 17 13 107

V3Ga 168 28 107

13 III Tiacutepusuacute szupravezető

A fejleszteacutesekben 1986-ban uacutejabb előreleacutepeacutes mutatkozott ugyanis Alex Muumlller eacutes George Bednorz előaacutelliacutetottaacutek a La-Ba-Cu-O alapuacute keraacutemia szupravezetőt melynek kritikus hőmeacuterseacuteklete 35K koumlruumllire adoacutedott [10] Paacuter hoacutenappal keacutesőbb Maw-Kuen Wu kiacutenai szaacutermazaacutesuacute amerikai kutatoacute eacutes csapata uacutejabb aacutettoumlreacutest eacutert el a keraacutemia szupravezetőkkel Az aacuteltaluk bemutatott Y-Ba-Cu-O (YBCO) szupravezető a nitrogeacuten forraacutespontja foumlloumltti hőmeacuterseacutekleten szupravezető aacutellapotba keruumll ami 77K-t jelent Ezen tiacutepusuacute anyagok maacuter a magas hőmeacuterseacutekletű szupravezetők (MHS) kategoacuteriaacutejaacuteba tartozik Fizikai viselkedeacutesuumlk szempontjaacuteboacutel kemeacutenyek eacutes ridegek mint a keraacutemiaacutek emiatt megmunkaacutelaacutesuk toumlreacutes repedeacutes bekoumlvetkezeacutese neacutelkuumll neheacutezkes de megoldhatoacute [4] (ld 3 aacutebra) Ellenaacutellaacutes szempontjaacuteboacutel szinteacuten eacuterdekes anyagokroacutel van szoacute mivel normaacutel aacutellapotban a keraacutemiaacutekra jellemzően nagy ellenaacutellaacutest keacutepviselnek miacuteg szupravezető aacutellapotban ez az eacuterteacutek koumlzel nulla


261

3aacutebra Megmunkaacutelt YBCO szupravezető toumlmb [4]

Tovaacutebbaacute a III tiacutepusuacute szupravezetőknek anyagszerkezeti elteacutereacutese miatt megvan az az előnye az I-es eacutes II tiacutepusuacute szupravezetőkkel szemben hogy leacutenyegesen magasabb az a kritikus elektromos aacuteramerősseacuteg ami alatt nem teacuter vissza normaacutelaacutellapotba Ez nagysaacutegrendileg 1000 Acm2 jelent Ha az előző aacutebraacutenkat (1 aacutebra) kiegeacutesziacutetjuumlk az aacuteramerősseacuteggel akkor egy kritikus feluumlletet kapunk amely megmutatja milyen parameacuteterek mellett marad az anyagunk szupravezető aacutellapotban

4 aacutebra III tiacutepusuacute szupravezető kritikus feluumllete [8]

3 taacuteblaacutezat III tiacutepusuacute szupravezetők kritikus hőmeacuterseacuteklet parameacuteterei [4]

Anyag Kritikus hőmeacuterseacuteklet Tc (K)

YBa2Cu3O65 62

YBa2Cu3O69 83

YBa2Cu3O694 912

EuBaCuO7-δ 95

Bi2Sr2CaCu2O8 109

Tl2Ba2Ca2Cu3O10 Veszeacutelyes erősen meacutergező 123

HgBa2Ca2O8+δ 133

2 Szupravezetőkhoumlz koumlthető elmeacuteleti alapfogalmak

Kamerlingh nulla ellenaacutellaacutesaacutenak felfedezeacutese utaacuten - amieacutert Nobel-diacutejjal kituumlntetteacutek - megproacutebaacuteltaacutek az elmeacuteleti fizikai haacutetteret is biztosiacutetani Elsőkeacutent a szupravezeteacuteshez koumlthető fontos jelenseacuteg a szupravezetők diamaacutegneses viselkedeacuteseacutet proacutebaacuteltaacutek elmeacutelettel is igazolni Ennek megismereacuteseacutet eacutes lebegteteacuteshez koumlthető alkalmazaacutesokat 1933-ban Meissnernek eacutes Ochsenfeldnek koumlszoumlnhetjuumlk Elmeacuteleteacutenek kidolgozaacutesaacuteban segiacutetseacuteguumlkre volt Fritz eacutes Heinz


262

London (London-elmeacutelet) A klasszikus eacutes komplex makroszkoacutepikus meacuteretben keresendő elmeacuteletet az 1950-es eacutevekben a szovjet Ginzburg eacutes Landau hozta leacutetre [12] Segiacutetseacutegeacutevel Abrikoszov keacutet csoportra tudta osztani a szupravezetőket amieacutert 2003-ban Nobel-diacutejat is kapott Az eddigi legtoumlbb jelenseacuteget igazolni tudoacute kvantummechanikai elmeacuteletet csak keacutesőbb 1957-ben mutatta be J Bardeen L N Cooper eacutes J R Schrieffer akik Nobel-diacutejat eacuterdemeltek 1963-ban WA Little megproacutebaacutelja a BCS elmeacuteletet nemfeacutemes anyagokra aacuteltalaacutenosiacutetani ezzel felteacutetelezi hogy a kritikus hőmeacuterseacuteklet - a BCS-modell alapjaacuten William L McMillan aacuteltal valoacutesziacutenűsiacutetett elmeacuteleti maximaacutelis 40K helyett ndash akaacuter toumlbb szaacutez Kelvin is lehet Felteacutetelezeacutese 1986-ban beigazoloacutedott a III tiacutepusuacute keramikus MHS felfedezeacuteseacutevel ami szinteacuten Nobel-diacutejat eacuterdemelt

A BSC-modell kidolgozaacutesaacuteval egy időben megszuumlletett a Josephson-effektus is ami a keacutet szupravezető reacuteteg koumlzoumltti vezeteacutest felteacutetez az esetben is ha őket veacutekony szigetelőreacuteteggel vaacutelasztjuk el Munkaacutejaacuteeacutert 1973-ban ő is Nobel-diacutejat kapott

21 Meissner-Ochsenfeld effektus

1933-ban W Meissner eacutes R Ochsenfeld kiacuteseacuterletekkel bizonyiacutetotta hogy szupravezető aacutellapotban leacutevő anyagokboacutel kiszorul a maacutegneses teacutererősseacuteg eacutes diamaacutegneses tulajdonsaacutegot mutatnak 1-neacutel kisebb permeabilitaacutesuacute anyagok a termeacuteszetben is előfordulnak ellenben a szupravezetők koumlzel ideaacutelisnak nullaacutenak tekinthetőek Iacutegy ha maacutegnest koumlzeliacutetuumlnk a szupravezetőhoumlz azt tasziacutetani illetve stabil aacutellapotban fogja tartani Ezen tulajdonsaacutegaacutera toumlbb gyakorlati alkalmazaacutest is fejlesztettek maacuter

5 aacutebra A szupravezetőből kiszorult maacutegneses teacutererősseacuteg

A szupravezető anyagba a maacutegneses teacutererősseacuteg nanomeacuteteres nagysaacutegrendben tud behatolni a London-elmeacutelet igazolaacutesaacuteban Ezen feluumlleten maacutegneses koumlzegben aacuteram indukaacuteloacutedik ami a raacute hataacutessal leacutevő maacutegnes iraacutenyaacuteba ellenerőt fejt ki A szupravezető belsejeacutet a feluumlleti aacuteramok leaacuternyeacutekoljaacutek ezeacutert a belsejeacuteben nem tud maacutegneses teacuter kialakulni iacutegy permeabilitaacutesa nulla lesz

Ellenteacutetben a Lenz toumlrveacutenyneacutel ismert jelenseacuteggel itt a szupravezetőben leacutevő maacutegnesesseacuteg hataacutesaacutera gerjesztett aacuteram idővel nem csoumlkken iacutegy a lebegeacutes fenntartaacutesaacutera megfelelő az egyenaacuteram

22 Kevert aacutellapot elmeacutelete (vortex)

Az 1950-es eacutevek elejeacuten a Ginzburg-Landau-elmeacuteletre [12] eacutepiacutetve Alekszej Alekszejevics Abrikoszov felismerte a II tiacutepusuacute szupravezetőket eacutes a hozzaacutejuk tartozoacute kevert aacutellapotot


263

6 aacutebra Szupravezető aacutellapotainak maacutegneses tulajdonsaacutega [13]

Normaacutel aacutellapotban az anyagba behatol a maacutegneses teacuter Az anyagot a kritikus hőmeacuterseacuteklet alaacute hűtve eleacuterjuumlk hogy az anyagboacutel kiszoruljon a maacutegneses teacuter (Meissner-effektus) ekkor viselkedik diamaacutegneskeacutent Ha a lehűtoumltt szupravezető anyagot noumlvekvő kuumllső maacutegneses hataacutesnak tesszuumlk ki azt tapasztaljuk hogy visszateacuter normaacutel aacutellapotba A II tiacutepusuacute anyagoknaacutel az aacutellapotvaacuteltozaacutes keacutet faacutezis alatt megy veacutegbe A BC1 maacutegneses fluxussűrűseacuteget aacutetleacutepve az anyag kevert aacutellapotba keruumll amit azt jelenti hogy a maacutegneses teacuter aproacute csoumlvek (fluxusoumlrveacutenyek vagy angol elnevezeacuteseacuteben vortex) menteacuten az anyagon aacutethatol Hogy az anyag belseje diamaacutegneses maradhasson a vortexek koumlruumll aacuteram alakul ki Ennek segiacutetseacutegeacutevel megvaloacutesiacutethatoacute a nagyobb maacutegneses teacutererősseacuteg melletti szupravezeteacutes Az 1960-70-es eacutevekben maacuter szupravezető szalag segiacutetseacutegeacutevel 15T-s elektromaacutegneseket terveztek

7 aacutebra A kevert aacutellapotban kialakuloacute vortexek

A II-es tiacutepusuacute szupravezetőkneacutel azt vetteacutek eacuteszre hogy amennyiben a kevert aacutellapotban leacutevő szupravezetőre oldal iraacutenyban aacuteramot vezetnek az anyag visszateacuter normaacutel aacutellapotba Ez azzal magyaraacutezhatoacute hogy a kuumllső aacuteram a vortexek koumlruumll kialakult koumlraacuteramokra hataacutessal van aminek hataacutesaacutera a fluxusoumlrveacutenyek helyet csereacutelnek Ez a folyamat disszipatiacutev aminek hataacutesra az anyag hőmeacuterseacuteklete ugraacutesszerűen a kritikus foumlleacute emelkedik iacutegy visszateacuter normaacutelaacutellapotba

A III tiacutepusuacute anyagba bevitt anyagszintű inhomogenitaacutes lehetőveacute teszi a vortexek megkoumlteacuteseacutet Iacutegy a fluxoidok koumlzoumltt eacutebredő Lorentz erő elleneacuteben roumlgziacutető erő (pinning) kevert aacutellapotban tartja az anyagot magasabb elektromos teacutererősseacuteg aacutetvezeteacutese mellett is

23 Kvantummechanikai (BCS) elmeacutelet

Szupravezető aacutellapotban az atomtoumlrzshoumlz koumlzeledő szabad elektron megzavarja az atomtoumlrzs rezgeacutesaacutellapotaacutet ennek koumlvetkezteacuteben az ion rezgeacutesi energiaacutet bocsaacutejt ki A rezgeacutes energia-kvantumaacutet fononnak nevezzuumlk Ez koumlzvetiacuteti az elektronok koumlzoumltti koumllcsoumlnhataacutest Ez a


264

koumllcsoumlnhataacutes vonzoacute az ellenteacutetes spinű elektronok koumlzoumltt iacutegy adott elektronok paacuterokkaacute ndash feltalaacuteloacuteja utaacuten Cooper-paacuterokkaacute ndash fejlődnek

WA Little ezt aacuteltalaacutenosiacutetotta a nemfeacutemes anyagokra Felteacutetelezi hogy a feacutemek ionraacutecsa koumlzoumltti koumllcsoumlnhataacutest maacutes koumllcsoumlnhataacutesok helyettesiacutethetik (elektronok polarizaacutecioacutes tereacutenek kvantuma) melyek szinteacuten elektronpaacuterkeacutepződeacutest eredmeacutenyeznek

A Cooper-paacuterok nem szorosan oumlsszekapcsolt elemek a raacutecsaacutellandoacute nagysaacutegrendjeacuteneacutel nagysaacutegrendekkel taacutevolabb helyezkedhetnek el A nulla eredő spinű Cooper-paacuterokat bozonoknak nevezik Ezek szabadon mozoghatnak a kristaacutelyraacutecsban

A Cooper-paacuter koumlteacutesi energiaacuteja a szupravezető Fermi-energiaacutejaacutet csoumlkkenteni A Fermi-energia felett egy tiltott saacutev uacuten gap keletkezik Ha a Cooper-paacuter koumlteacutesi energiaacuteja nagyobb mint az ionraacutecsot jellemző hőenergia akkor a raacutecs nem akadaacutelyozza a paacuterok mozgaacutesaacutet iacutegy elektronok nem vesziacutetenek energiaacutet Ily moacutedon a gap leacutetezeacuteseacutevel magyaraacutezzaacutek az ellenaacutellaacutes neacutelkuumlli vezeteacutest

8 aacutebra Cooper paacuterok eacutes hataacutesuk az atomtoumlrzsre

Tovaacutebbaacute fontos teacuteny hogy az aacuterammal aacutetjaacutert szupravezető gyűrű aacuteltal koumlruumllfogott fluxus kvantaacutelt vagyis egy meghataacuterozott fluxus eacuterteacutek egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlse lehet Meghataacuterozaacutesaacuteban a (2) egyenlet lehet segiacutetseacuteguumlnkre

Φ = n(h

2e) (2)

ahol h a Planck-aacutellandoacute a nevezőben leacutevő 2e pedig a Cooper elektron paacuter energiaacutejaacutet jelenti A kvantaacutelt maacutegneses fluxus 210-15 Vs

Ezen elmeacutelet kidolgozaacutesaacuteeacutert Bardeen Cooper eacutes Schrieffer Nobel diacutejat kapott 1961-ben paacuterhuzamosan folytatott kiacuteseacuterletek soraacuten az elmeacutelet beigazoloacutedott Jelenleg is a kezdőbetűikből alkotott kvantumfizikai alapokon nyugvoacute BCS-modell az iraacutenyadoacute

3 Szupravezetők alkalmazaacutesa

A fizikusok sok lehetőseacuteget talaacuteltak maacuter a szupravezetők felfedezeacutese utaacuten iacutegy annak kutataacutesa nagy uumltemben haladt eacutes halad is napjainkban Elsősorban a nulla elektromos ellenaacutellaacutesuacute eacutes a kuumlloumlnleges maacutegneses tulajdonsaacutegait proacutebaacuteljaacutek hasznosiacutetani Ipari alkalmazaacutesoknaacutel nagy előreleacutepeacutes a III tiacutepusuacute MHS feltalaacutelaacutesaacuteval indult meg Elterjed ipari alkalmazaacutesai az orvostudomaacutenyban (MRI NRM) elektronikaacuteban (ZAacuteK) eacutes mechatronikaacuteban (MAGLEV) is elterjedt


265

31 Gyenge aacuteramuacute alkalmazaacutesok

311 SQUID

9 aacutebra Kialakiacutetott SQUID gyűrű [13]

A SQUID (superconducting quantum interference device) Josephson effektusra eacutepuumllő alkalmazaacutes Segiacutetseacutegeacutevel femtotesla eacuterteacuteket kimutatoacute magnetomeacutetert lehet leacutetrehozni Kialakiacutetaacutesaacuteban mikromeacuteter nagysaacuteguacute szupravezető-szigetelő-szupravezető szendvicsből feleacutepuumllő gyűrűt hoznak leacutetre melyben kuumllső maacutegneses gerjeszteacutes hataacutera aacuteram joumln leacutetre Segiacutetseacutegeacutevel kimutathatoacute lett a Planck-aacutellandoacute eacuterteacuteke is

Gyakorlati alkalmazaacutesoknaacutel a magnetoenkefalograacutefiaacutet (MEG) lehet megemliacuteteni Itt toumlbb SQUID szenzorboacutel aacutelloacute csoportot helyeznek a paacuteciens fejbőreacutehez iacutegy regisztraacutelni tudjaacutek az agy adott reacuteszein toumlrteacutenő maacutegneses aktivitaacutest illetve lokalizaacutelni tudjaacutek az epilepsziaacutet Meacutereacutesi neheacutezseacutegeket a folyeacutekony heacuteliummal toumlrteacutenő hűteacutes okoz eacutes az hogy agyi teveacutekenyseacuteg aacuteltal keltett maacutegneses intenzitaacutes 8-9 nagysaacutegrenddel kisebb mint a Foumlld maacutegneses intenzitaacutesa

10 aacutebra MEG szenzorhaacuteloacutezata eacutes a keacutesziacutetett eredmeacuteny [13]

312 Szuperszaacutemiacutetoacutegeacutep

Szuperszaacutemiacutetoacutegeacutepek eseteacuteben is a Josephson-effektust hasznaacuteljaacutek ki a logikai eacuterteacutekek taacuterolaacutesaacutera Egy bitnyi informaacutecioacutet egyetlen kvantum maacutegneses fluxussal taacuteroljaacutek az előbb bemutatott Josephson gyűrűben Az ily moacutedon feleacutepiacutetett taacuteroloacute nagyobb sebesseacuteggel tudja az aacutellapotaacutet vaacuteltani A RSFQ (rapid single flux quantum logic) logikai elem segiacutetseacutegeacutevel eacutepiacutetett elektronikai szaacutemiacutetoacutegeacuteppel akaacuter terahertzes sebesseacuteget is el lehet eacuterni [15]

Szuperszaacutemiacutetoacutegeacutepek fejleszteacuteseacuteben korlaacutetozott lehetőseacutegek aacutellnak rendelkezeacutesre A 90-es eacutevek derekaacutetoacutel fogva jelennek meg kvantumszaacutemiacutetoacutegeacutepről szoacuteloacute cikkek [16][17] Ennek alapjaacutet a qubitek keacutepzik melyek nem csak az 1 eacutes 0 aacutellapotot tudjaacutek felvenni hanem ennek szuperpoziacutecioacutejaacutet is azaz az 1-et eacutes 0-aacutet egyszerre Ez esetben ha műveletet hajtunk veacutegre qubitekkel az eredmeacuteny paacuterhuzamosan joumln leacutetre egy leacutepeacutes utaacuten megkapjuk az oumlsszes eredmeacutenyt

Egy klasszikus keacutetaacutellapotuacute 3 bites memoacuteria keacutetaacutellapotuacute qubitekkel szerelt memoacuteria eseteacuten 23 informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas Az elmeacutelet maacuter rendelkezeacutesre aacutell 2009-ben a Yale egyetemen a


266

quantumbiteket alumiacuteniumatomokboacutel kialakiacutetottaacutek eacutes alapműveleteket sikeruumllt vele veacutegrehajtani Az egyetlen probleacutema hogy a kvantum-szuperpoziacutecioacutet biztosiacutetoacute aacutellapotot csak mikroszekundumnyi időig tudjaacutek fenntartani Bizakodoacute becsleacutesek alapjaacuten 2020-ra sikeruumllhet ceacutelfeladatra kialakiacutetott kvantumrendszert kialakiacutetani [14]

Kvantumszaacutemiacutetoacutegeacutep megvaloacutesiacutetaacutesa kvantumaacutellapottal rendelkező anyagot koumlvetel meg Mivel a szupravezető rendelkezik maacutegneses kvantumelemekkel (fluxonokkal) ezeacutert iraacutenyaacuteban is folytatnak ehhez kapcsoloacutedoacute kiacuteseacuterleteket

32 Erős aacuteramuacute alkalmazaacutesok

321 Vezeteacutek tiacutepusuacute felhasznaacutelaacutesok

a) MRI A szupravezetők felhasznaacutelaacutesaacutenak legjoumlvedelmezőbb alkalmazaacutesa a maacutegneses rezonanciaacutes

keacutepalkotaacutes (MRI) Segiacutetseacutegeacutevel feltaacuteraacutes neacutelkuumll vizsgaacutelhatoacute a koponya gerinc sziacutev iacutezuumlletek eacutes belső szervek Baacuter a vizsgaacutelat maacuter a maacutesodik vilaacuteghaacuteboruacuteban is ismeretes volt elterjedeacutese a szupravezetők aacuteltal keltett homogeacuten maacutegneses teacuter megvaloacutesiacutetaacutesaacuteval vaacutelt elterjedteacute

bdquoA vizsgaacutelt testreacuteszt egy mesterseacutegesen fenntartott erős maacutegneses teacuterbe helyezik Ez az erőteacuter megdoumlnti a hidrogeacutenatomokban a protonok tengelyeacutenek iraacutenyaacutet Azeacutert alkalmas a hidrogeacuten a tanulmaacutenyozaacutesra mert elegendő mennyiseacutegben van jelen a viacutez aacuteltal a testben eacutes paacuteratlan protonszaacutemuacute Ezeket a szkenneleacutes alatt reacutetegenkeacutent plusz energiaacuteval bdquobombaacutezzaacutekrdquo ezzel megvaacuteltoztatjaacutek a tengelyuumlk dőleacuteseacutet Ezutaacuten a proton mikoumlzben bdquoigyekszikrdquo visszaaacutelliacutetani eredeti dőleacutesszoumlgeacutet a kapott energiaacutet visszasugaacuterozza Ezt a visszasugaacuterzott energiaacutet keacutepes meacuterni a keacuteszuumlleacutek eacutes ez alapjaacuten szaacutemiacutetoacutegeacutep segiacutetseacutegeacutevel rekonstruaacutelhatoacute a haacuteromdimenzioacutes keacutep is bdquo[18]

11 aacutebra MRI keacuteszuumlleacutek keacutesziacutetett felveacutetel eacutes a maacutegnes metszeti keacutepe [19]

b) Zaacuterlati aacuteramkorlaacutetozoacute (SFCL) A villamos-energia-felhasznaacutelaacutesaacutenak exponenciaacutelis noumlvekedeacutese miatt egyre toumlbb haacuteloacutezatban

leacutepik tuacutel a berendezeacutesek a rendelteteacutesnek meghataacuterozott zaacuterlati aacuteramokat Ennek kezeleacutese uacutejszerű alkalmazaacuteskeacutent a szupravezetőből kialakiacutetott zaacuterlati aacuteramkorlaacutetozoacutet (ZAacuteK) hoztak leacutetre Az addigi szabaacutelyozaacutestechnikaacutera eacutepuumllő meacutereacutes-beavatkozaacutessal megvaloacutesiacutetott vagy egyszerűbb megszakiacutetaacuteson alapuloacute rendszereket felvaacutelthatta az anyagaacutenak tulajdonsaacutegaacuteboacutel fakadoacute szupravezető ZAacuteK Keacutet fajta kialakiacutetaacutes leacutetezik A rezisztiacutev tiacutepusuacute a haacuteloacutezat vezeteacutekeacutevel sorba koumltoumltt szupravezető elem A III tiacutepusuacute anyagoknaacutel laacutethattuk hogy amint egy meghataacuterozott aacuteramsűrűseacuteg halad aacutet a szupravezetőn az visszateacuter nagy ellenaacutellaacutesuacute normaacutelaacutellapotba ezzel korlaacutetozva a kialakult aacuteramot


267

12 aacutebra Szupravezetős MHS ZAacuteK kialakiacutetaacutesai [19]

Leacutetezik meacuteg az induktiacutev tiacutepusuacute kialakiacutetaacutes Ez esetben a vaacuteltakozoacute aacuteramot egy tekercs primerkoumlreacuten vezetjuumlk aacutet szekunderkoumlreacutenek pedig egy szupravezetőből kialakiacutetott gyűrűt helyezuumlnk Ha a korlaacutetozoacuten a primer aacuteram egy kritikus eacuterteacuteket meghalad ndash zaacuterlat joumln leacutetre - akkor a szekunderkoumlrben leacutevő gyűrűben kialakuloacute aacuteram a szupravezetőben leacutevő kritikus aacuteramot meghaladja Ekkor a szekunderkoumlr ellenaacutellaacutesa megnő ezaacuteltal csoumlkkentve az ellengerjeszteacutest A zaacuterlat megszűneacutese utaacuten a szupravezető-aacutellapot visszaaacutell iacutegy karbantartaacutesmentes aacuteramkorlaacutetozoacutet kapunk Előnye meacuteg a rezisztiacutev paacuterjaacuteval szemben hogy a szupravezető gyűrű seacuteruumlleacutese eseteacuten nem toumlrteacutenik szakadaacutes a haacuteloacutezaton - iacutegy az keacutenyszerből tovaacutebb uumlzemeltethető - illetve a hűteacutest egyszerűbb kialakiacutetani ha a szekunder koumlr elkuumlloumlniacutetve talaacutelhatoacute

c) Szupravezetős oumlnkorlaacutetozoacute transzformaacutetor Ha az induktiacutev magas hőmeacutereacutekletű szupravezetővel keacutesziacutetett zaacuterlati aacuteramkorlaacutetozoacutet

kiegeacutesziacutetjuumlk egy plusz tekerccsel egy uacutejabb alkalmazaacutest az oumlnkorlaacutetozoacute transzformaacutetort kapjuk

13 aacutebra Oumlnkorlaacutetozoacute transzformaacutetor [19]

Normaacutel uumlzemben az MHS gyűrű ellengerjeszt iacutegy az oszlop fluxusa koumlzeliacutet a nullaacutehoz Korlaacutetozoacute uumlzemben a szekunder oldali eredő feszuumlltseacuteget csoumlkkenti le a szembe kapcsolt osztott szekunder tekercseleacutes ezzel korlaacutetozza a szekunder aacuteramot

d) Szupravezetős kaacutebelek

A nagyvaacuterosok energiafelhasznaacutelaacutesa rohamosan nő iacutegy egyre komolyabb terheleacutesnek vannak kiteacuteve az elektromos haacuteloacutezatok iacutegy a taacutevvezeteacutekek is Egyes erőművek fizikai adottsaacutegaik miatt is taacutevolabb helyezkednek el a felhasznaacutelaacutesi helyuumlktől ndash meguacutejuloacute energiaforraacutesok ndash emiatt a


268

vezeteacutekek hosszaacutenak csoumlkkenteacuteseacutet nem mindig lehet megvaloacutesiacutetani A klasszikus reacutez alumiacutenium kaacutebelek veszteseacutege eleacuterheti a 10-ot is amit hő formaacutejaacuteban disszipaacutelnak Emiatt a vezeteacutekeket sok esetben olajjal hűtik

14 aacutebra Feluumll hagyomaacutenyos alul szupravezetős kaacutebel meacuteretezeacutese 125 KA terheleacutesre

A szupravezető taacutevvezeteacutekekneacutel a veszteseacuteg egy szaacutezaleacutek alaacute csoumlkkenthető eacutes a hűteacutest koumlrnyezetveacutedelmi szempontboacutel veszeacutelytelen folyeacutekony nitrogeacutennel megvaloacutesiacutethatjaacutek Raacuteadaacutesul mivel nincs akkora veszteseacuteg a taacutevvezeteacutekekben leacutevő feszuumlltseacuteget sem kell 100kV nagysaacuteguacutera feltranszformaacutelni iacutegy a haacuteloacutezat kevesebb elemből aacutell Haacutetraacutenya hogy a keraacutemia huzal előaacutelliacutetaacutesi koumlltseacutege kb tiacutezszerese a hagyomaacutenyos vaacuteltozatokeacutenak eacutes hűteacutes neacutelkuumll az ellenaacutellaacutesa leacutenyegesen megnő reacutez tiacutepusuacute taacutersaihoz keacutepest Ma maacuter vannak ceacutegek melyek MHS szupravezető alkalmazaacutesokra koumlztuumlk kaacutebelek keacutesziacuteteacuteseacutere specializaacuteloacutedtak iacutegy keacutesz kaacutebeleket is lehet tőluumlk rendelni [11]

Az első szupravezetős taacutevvezeteacutekkel szerelt haacuteloacutezatot 2000 februaacuterjaacuteban helyezteacutek uumlzembe kiacuteseacuterleti jelleggel A kialakiacutetott 30 meacuteter hosszuacute kaacutebelen 125kV esik eacutes 1250A aacuteram folyik A haacuteloacutezat azoacuteta toumlbb mint 6000 oacuteraacutet uumlzemelt 100-os terheleacutes mellett meghibaacutesodaacutes neacutelkuumll [21]

e) Szupravezetős energiataacuteroloacute (SMES)

A SMES (Superconduction Magnetic Energy Storage) berendezeacutesekben az elektromos energiaacutet maacutegneses mező formaacutejaacuteban taacuteroljaacutek amelyet egy szupravezető tekercsen aacutethaladoacute elektromos aacuteram indukaacutel A taacuterolaacutes a szupravezetőnek koumlszoumlnhetően gyakorlatilag veszteseacutegmentes A haacuteloacutezatba toumlrteacutenő visszataacuteplaacutelaacuteskor is csak 2-3 energia veacutesz el hő formaacutejaacuteban Alkalmazaacutesaacutet jellemzően haacuteloacutezati zavarok aacutethidalaacutesaacutera alkalmazzaacutek 1-2 maacutesodperc időtartamig ndash jelenleg nincs maacutes technoloacutegia amivel ilyen gyorsan a teljes toumlltoumlttseacutegről a lemeriacutetett aacutellapotot el lehet eacuterni

Baacuter az SMES rendszer draacutegaacutebb eacutes nagyobb mint a toumlbbi energiataacuteroloacute rendszer egyetlen egyseacuteg egyszerre 3 MW energiaacutet is keacutepes a haacuteloacutezatra adni koumlrnyezetbaraacutet eacutes baacuterhovaacute telepiacutethető ami igen vonzoacutevaacute teszi


269

15 aacutebra A vilaacuteg legnagyobb SMES-e Japaacutenban Kameyama-ban talaacutelhatoacute 10MW-os

A szupravezetők energetikai alkalmazaacutesa nem csupaacuten elmeacuteleti Neacutemetorszaacutegban (2012) eacutes Kiacutenaacuteban (2011) mind a neacutegy technikaacutet (b c d e) aktiacutevan alkalmazzaacutek 2011-ben a kiacutenai Baiyin vaacuterosban uumlzembe aacutelliacutetottak egy uacutej alaacutellomaacutest amelyben szupravezető kaacutebelek SMES energiataacuterolaacutes transzformaacutetor eacutes ZAacuteK egyseacuteg talaacutelhatoacute [21]

322 Toumlmbi felhasznaacutelaacutesok

a) Lendkerekes energiataacuteroloacute Az SMES-hez hasonloacutean itt is energiataacuteroloacutekroacutel van szoacute viszont itt az energiaacutet nem maga a

szupravezető anyag taacuterolja hanem egy lendkereacutek forgaacutesaacuteboacutel adoacutedoacute kinetikai energia A lendkereacutek suacuterloacutedaacutesaacutenak csoumlkkenteacutese eacuterdekeacuteben a szupravezetőt a lebegtetett csapaacutegyak kivitelezeacuteseacutere hasznaacuteljaacutek fel A suacuterloacutedaacutes teacutenyezője golyoacutes csapaacutegyak eseteacuteben 10-3 elektromaacutegneses csapaacutegynaacutel 10-4 MHS csapaacutegynaacutel 10-9

A lendkereacutek felgyorsiacutetaacutesa (a taacuteroloacute feltoumllteacutese) eacutes a veszteseacutegek poacutetlaacutesa villamos motorral toumlrteacutenik az energia visszanyereacutes (a taacuteroloacute kisuumlteacutese) generaacutetorral eacutes teljesiacutetmeacutenyelektronikai aacutetalakiacutetoacuteval A motor eacutes a generaacutetor lehet azonos egyseacuteg eacutes a lendiacutető toumlmeg lehet a motorgeneraacutetor forgoacutereacutesze is A forgoacute toumlmeg fordulatszaacutema akaacuter 85 000 fordulatperc is lehet

Ilyen jellegű kinetikai energiataacuteroloacutet 1-2 perces időtartamuacute feszuumlltseacutegletoumlreacutesek aacutethidalaacutesaacutera a diacutezelaggregaacutetorok indulaacutesaacuteig alkalmazzaacutek

16 aacutebra Axiaacutelis szupravezető csapaacutegy kialakiacutetaacutesa [19]

b) Lebegteteacutesek

A maacutegneses lebegteteacutes eacutes hajtaacutes elve nem uacutejdonsaacuteg maacuter 1934-ben szabadalmaztatta Hermann Kemper A megvaloacutesiacutetaacutes gondolata a 20 szaacutezad hatvanas eacuteveiben Nyugat-Neacutemetorszaacutegban az USA-ban eacutes Japaacutenban meruumllt fel A neacutemet Messerschmitt-Boumllkow-Blohm konszern maacuter 1971-ben egy 660 m-es kiacuteseacuterleti paacutelyaacuten proacutebaacutelta az elv valoacutera vaacuteltaacutesaacutet A munkaacuteban roumlvidesen minden eacuterdekelt neacutemet nagyvaacutellalat ndash a Deutsche Bundesbahntoacutel a ThyssenKruppon eacutes


270

a Henschelen aacutet a Siemensig ndash bekapcsoloacutedott eacutes 1979-ben maacuter engedeacutelyezteacutek az első ilyen szemeacutelyszaacutelliacutetaacutesra is alkalmas jaacutermű uumlzembe helyezeacuteseacutet

Műkoumldeacuteseacutet tekintve keacutet rendszer ismeretes A neacutemet EMS (electromagnetic suspension) eacutes a japaacuten EDS (electrodynamic suspension)

17 aacutebra Az EMS eacutes EDS rendszer kialakiacutetaacutesa [22]

Az EDS rendszerben szupravezető tekercseket helyeznek el a vonatokban amik nagyon erős maacutegneskeacutent viselkednek Ahogy a vonat gyorsiacutet a paacutelya keacutet oldalaacuten elhelyezett hagyomaacutenyos tekercsekben aacuteram indukaacuteloacutedik amely elektromaacutegneses erőt fejt ki a szupravezetős maacutegnesre 150 kmh felett ez az erő eleacuteg ahhoz hogy 100 mm magassaacutegban lebegtesse a vonatot [20] A siacutenben leacutevő tekercseket csak lassiacutetaacuteskor eacutes gyorsiacutetaacuteskor kell vezeacuterelni emiatt energiahateacutekonyabb a toumlbbi rendszerneacutel baacuter az EDS rendszer előaacutelliacutetaacutesi koumlltseacutege magasabb az EMS rendszereacuteneacutel

Az EMS rendszer tisztaacuten elektromaacutegneses elvet hasznaacutel Mind a siacutenben mind a kocsiban elektromaacutegneseket helyez el melynek szabaacutelyozaacutesaacuteval eleacuterhető a jaacutermű paacuter centivel toumlrteacutenő megemeleacutese illetve mozgaacutesaacutenak kezeleacutese Baacuter a paacutelyaszakaszt csak addig kell energiaacuteval ellaacutetni miacuteg a vonat elhalad a koumlzlekedeacutes teljes idejeacutere energiaacutet hasznaacutel a jaacutermű

Baacuter a fejleszteacutesek nagy uumltemben haladnak jelenleg Kiacutenaacuteban (EMS) eacutes Neacutemetorszaacutegban (EMS) utazhatunk ilyen technikaacuteval Japaacutenban (EDS) 1997-2011-ig a koumlzember szaacutemaacutera is eleacuterhető volt a Yamanashi tesztvonalon utazni A mindennapi forgalom megszuumlnteteacutese utaacuten nem bontottaacutek el mai napi teszteket veacutegeznek 2015 aacuteprilisaacuteban eleacuterteacutek az eddigi legnagyobb sebesseacuteget vasuacuteton ez 603kmh-ra adoacutedott A japaacutenok szeretneacutenek egy uacutej vonalat nyitni Tokyo eacutes Nagoyova koumlzoumltt toumlmegkoumlzlekedeacutes ceacuteljaacuteboacutel Ez vaacuterhatoacutean 2027-re fog elkeacuteszuumllni

Koumlszoumlnetnyilvaacuteniacutetaacutes

Koumlszoumlnoumlm az oumltleteket eacutes a rendelkezeacutesemre bocsaacutejtott szakirodalmakat Dr Koacutesa Jaacutenosnak

Koumlszoumlnettel tartozok a kutataacutes taacutemogataacutesaacuteeacutert amely az EFOP-361-16-2016-00006 bdquoA

kutataacutesi potenciaacutel fejleszteacutese eacutes bőviacuteteacutese a Pallasz Atheacuteneacute Egyetemenrdquo paacutelyaacutezat kereteacuteben valoacutesult meg A projekt a Magyar Aacutellam eacutes az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval a Szeacutechenyi 2020 program kereteacuteben valoacutesul meg


271

Irodalomjegyzeacutek

[1] Charles P Poole Handbook of Superconductivity 2000 ISBN 978-0-12-561460-3 [2] Koacutesa Jaacutenos Szupravezető mintaacutek előaacutelliacutetaacutesa eacutes ezen anyagok alkalmazaacutesai lehetőseacutegei

Fiatal Műszakiak Tudomaacutenyos Uumlleacutesszaka IX Nemzetkoumlzi Tudomaacutenyos Konferencia 346 p 2004 pp 119-124 ISBN973-8231-33-7

[3] Kurt Mendelson Az abszoluacutet zeacuterusfok Gondolat Budapest 1983 ISBN 9632812387 [4] Koacutesa Jaacutenos YBCO szupravezető gyűrűk eacutes zaacutert hurkok uacutej alkalmazaacutesi lehetőseacutege PhD eacutertekezeacutes Budapest 2011 [5] Dr Puskaacutes Ferenc A szupravezeteacutes Firka 19911 EPA00220 [6] Kovaacutecs Endre Szilaacuterdtestfizika feacutelvezetők

Megtekinteacutes 20161110 Link httpwebuni-miskolchu~www_fizKovacsESzilardtestINFOpdf

[7] Dr Vajda Istvaacuten Szupravezetők az elektrotechnikaacuteban Megtekinteacutes 2017 110 Link httpsvetbmehudrupalsitesdefaultfilestantargyi_fajlok3_ELESzupravezetes2012pdf

[8] Giuseppe Celentano Andrea Augieri High temperature superconductivity challenges and perspectives for electric power applications ENEA Technical Unit for Nuclear Fusion Megtekinteacutes 20170121 Link httpwwweneaititpubblicazioniEAIanno-2012n-3-maggio-giugno-2012high-temperature-superconductivity-challenges-and-perspectives-for-electric-power-applications

[9] H Kamerlingh Onnes research notebooks 56 and 57 Kamerlingh Onnes Archive Boerhaave Museum Leiden the Netherlands

[10] G Bednorz and A Muller (1986) Possible superconductivity in the Ba-La-Cu-O system Z Phys B Vol 64 pp 189-193

[11] SuperPower INC (Gyaacutertoacutei honlap) Megtekinteacutes 2017 01 22 Link httpwwwsuperpower-inccom

[12] V L Ginzburg and L D Landau Zh Eksp Theor Fiz 20 1064 (1950) [13] Szupravezetőt neacutepszerűsiacutető oldal

Megtekinteacutes 2017 01 22 httpwwwsupraconductivitefr

[14] Szedlaacutek Aacutedaacutem Szuperagy lesz a kvantumszaacutemiacutetoacutegeacutep httpwwworigohutechbazis20121009-az-egesz-vilagot-a-feje-tetejere-fogja-forditani-a-kvantumszamitogephtml

[15] Dr Balaacutezs Zoltaacuten Digitaacutelis technika szupravezető eszkoumlzoumlkkel Megtekinteacutes 2017 01 23 Link httpuni-obudahuusersbalazszFizikaIIelF5adE1sDigitE1lis20technika20szupravezetF520eszkF6zF6kkelppt

[16] Neil Gershenfeld and Isaac L Chuang Quantum Computing with Molecules Megjeleneacutes 1998 Megtekintve 2017 01 23 Link httpcbamitedudocspapers9806sciqcpdf

[17] Quantum Information and Computation C H Bennett in Physics Today Vol 48 No 10 pages 24ndash30 October 1995

[18] Tajnafői-Vida Eacuteva MRI ndash Maacutegneses rezonancia vizsgaacutelat Megtekinteacutes 2017 01 23 Link httpwwwvitalhumri-vizsgalat

[19] BME VET jegyzet Megtekinteacutes 2017 01 23 Link httpsvetbmehudrupalsitesdefaultfilestantargyi_fajlok5a_zakpdf

[20] Dr Farkas Laacuteszloacute A szupravezeteacutes erősaacuteramuacute alkalmazaacutesai Megtekinteacutes 2017 01 23 Link httpmvmpartnerhuhu-HUSzolgaltatasokVillamos-EnergiaErdekessegekAszupravezeteserosaramualkalmazasai

[21] Balaacutezs Zoltaacuten Szupravezetők műszaki alkalmazaacutesai Megtekinteacutes20170123 Link uni-obudahuusersbalazszFizikaIInemveacutedettFIZIKA20II-5-2szupravezppt

[22] Technoword Magnetic levitation Megtekinteacutes2017 0123 Link httptechdatacareblogspothu201112magnetic-levitationhtml


259

amely feacutemes anyagok ilyen viselkedeacutest mutattak a szupravezető nevet kaptaacutek Nagypontossaacuteguacute meacutereacutesekkel kimutattaacutek hogy az oacutelom fajlagos ellenaacutellaacutesa szupravezető aacutellapotban 410-25 Ωm

Maacuter Kamerlingh is eacuteszrevette hogy a szupravezető aacutellapotban leacutevő anyag kritikus maacutegneses teacuter hataacutesaacutera visszateacuter normaacutel aacutellapotba Az oumlsszefuumlggeacutest az (1) egyenlet iacuterja le

119867119896 = 1198670 (1198792

1198791198962) (1)

ahol Hk a szupravezetőhoumlz tartozoacute kritikus maacutegneses teacutererősseacuteg H0 a nulla Kelvin fokhoz

tartozoacute kritikus maacutegneses teacutererősseacuteg a Tk a kritikus hőmeacuterseacuteklet a T pedig a szupravezető

hőmeacuterseacutekleteacutet A szupravezető anyagok tulajdonsaacutegaik szerint csoportosiacutethatoacutek Talaacutelunk kritikus

hőmeacuterseacuteklethez toumlrteacutenő csoportosiacutetaacutest uacutegy mint alacsony hőmeacuterseacutekletű szupravezetők (AHS vagy angol roumlvidiacuteteacutesből LTS) eacutes magas hőmeacuterseacutekletű szupravezetőt (MHS vagy HTS) Jellemző meacuteg a szaacutemmal jelzett tiacutepusok megkuumlloumlnboumlzteteacutese (I II III tiacutepus) Toumlbb helyen a III tiacutepust nem vaacutelasztjaacutek kuumlloumln hanem a II tiacutepus maacutesodik generaacutecioacutejakeacutent [11] vagy az inhomogeacuten anyagszerkezetre utalva nem-ideaacutelis II tiacutepuskeacutent is emlegetik [4] Talaacutelkozhatunk meacuteg szilaacuterdsaacuteg szerinti csoportosiacutetaacutessal is mint a feacutemes tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute laacutegy eacutes keraacutemia tulajdonsaacuteguacute kemeacuteny szupravezetőkkel

11 I Tiacutepusuacute szupravezető

Az előbbiekben bemutatott keacutet aacutellapottal biacuteroacute alacsony kritikus hőmeacuterseacuteklettel rendelkező szupravezető anyagokat soroljuk az I-es tiacutepusba A maacutegneses teacuter behatolaacutesaacutet az anyagba a London-feacutele behatolaacutesi meacutelyseacuteg hataacuterozza meg Ez nanomeacuteterekben meacuterhető iacutegy a szupravezető aacuterama is ezen veacutekony feluumlleti reacutetegben fog folyni

1 aacutebra I tiacutepusuacute szupravezető aacutellapot hőmeacuterseacuteklet eacutes maacutegneses teacutererősseacuteg fuumlggeacutese

1 taacuteblaacutezat I tiacutepusuacute szupravezetők kritikus parameacuteterei [4]

Elem Kritikus hőmeacuterseacuteklet Tc (K)


Hc (Am)

nioacutebium 946 1575 105

higany 415 328 104

oacutelom 719 639 104

vanaacutedium 53 105 105

oacuten 372 246 104


260








Hc (Am)

Nb3(Al08Ge02) 205 08 107

Nb3Sn 185 16 107

Nb3Al 18 16 107

V3Si 17 13 107

V3Ga 168 28 107




261






YBa2Cu3O65 62

YBa2Cu3O69 83

YBa2Cu3O694 912

EuBaCuO7-δ 95

Bi2Sr2CaCu2O8 109


HgBa2Ca2O8+δ 133




262











263









264







Φ = n(h

2e) (2)






265


311 SQUID










266












267










268









269












270












271























260








Hc (Am)

Nb3(Al08Ge02) 205 08 107

Nb3Sn 185 16 107

Nb3Al 18 16 107

V3Si 17 13 107

V3Ga 168 28 107




261






YBa2Cu3O65 62

YBa2Cu3O69 83

YBa2Cu3O694 912

EuBaCuO7-δ 95

Bi2Sr2CaCu2O8 109


HgBa2Ca2O8+δ 133




262











263









264







Φ = n(h

2e) (2)






265


311 SQUID










266












267










268









269












270












271























261






YBa2Cu3O65 62

YBa2Cu3O69 83

YBa2Cu3O694 912

EuBaCuO7-δ 95

Bi2Sr2CaCu2O8 109


HgBa2Ca2O8+δ 133




262











263









264







Φ = n(h

2e) (2)






265


311 SQUID










266












267










268









269












270












271























262











263









264







Φ = n(h

2e) (2)






265


311 SQUID










266












267










268









269












270












271























263









264







Φ = n(h

2e) (2)






265


311 SQUID










266












267










268









269












270












271























264







Φ = n(h

2e) (2)






265


311 SQUID










266












267










268









269












270












271























265


311 SQUID










266












267










268









269












270












271























266












267










268









269












270












271























267










268









269












270












271























268









269












270












271























269












270












271























270












271























271






















superconduction funds and applicationgradus.kefo.hu/archive/2017-1/2017_1_csc_002_barsony.pdf ·...

Documents