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主题:聚变PK裂变 -- tojinge

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家园 托卡马克与超导(三)

先介绍一下超导的知识

人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失,被称作零电阻效应。导体没有了电阻,电流流经超导体时就不发生热损耗,电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流,从而产生超强磁场。

超导材料按照超导温度分为高温超导和低温超导。

低温超导材料(low temperature superconducting material)

具有低临界转变温度(Tc<30K),在液氦温度条件下工作的超导材料。分为金属、合金和化合物。具有实用价值的低温超导金属是Nb( 铌 ),Tc 为9.3K已制成薄膜材料用于弱电领域。合金系低温超导材料是以Nb为基的二元或三元合金组成的β相固溶体,Tc 在 9K 以上。最早研究的是NbZr合金,在此基础上又出现了 NbTi合金 。NbTi 合金的超导电性和加工性能均优于 NbZr 合金 ,其使用已占低温超导合金的95% 左右 。NbTi 合金可用一般难熔金属的加工方法加工成合金,再用多芯复合加工法加工成以铜(或铝)为基体的多芯复合超导线,最后用冶金方法使其最终合金由β单相转变为具有强钉扎中心的两相(α+β)合金,以满足使用要求。化合物低温超导材料有NbN (Tc=16K)、Nb3Sn ( Tc=18.1K) 和 V3Ga(Tc=16.8K)。NbN多以薄膜形式使用 ,由于其稳定性好 ,已制成实用的弱电元器件 。Nb3Sn是脆性化合物 ,它和V3Ga可以纯铜或青铜合金为基体材料,采用固态扩散法制备 。为了提高 Nb3Sn(V3Ga)的超导性能和改善其工艺性能,有时加入一些合金元素,如Ti、Mg等。

超导体由于其临界温度在液氮温度(77K)以上,因此通常被称为高温超导体。液氮温度以上钇钡铜氧超导体的发现,使得普通的物理实验室具备了进行超导实验的条件,因此全球掀起了一股探索新型高温超导体的热潮。1987年底,我国留美学者盛正直等首先发现了第一个不含稀土的铊钡铜氧高温超导体。1988 年初日本研制成临界温度达110K的铋锶钙铜氧超导体。1988年2月盛正直等又进一步发现了125K 铊钡钙铜氧超导体。几年以后(1993年)法国科学家发现了 135K 的汞钡钙铜氧超导体。

高温超导体包括四大类:90K的稀土系,110K的铋系,125K的铊系,和135K的汞系。它们都含有铜和氧,因此也总称为铜氧基超导体。它们具有类似的层状结晶结构,铜氧层是超导层。高温超导体已经取得了实际应用,开始为人类造福。例如,钇钡铜氧超导体和铋系超导体已制成了高质量的超导电缆。而铊钡钙铜氧超导薄膜制成的装置,早在上世纪末就安装在移动电话的发射塔中,增加容量,减少断线和干扰。

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那么EAST和ITER用的是什么超导体呢?

通宝推:胡一刀,
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