کد خبر: ۵۵۵۹
تاریخ انتشار : ۱۰:۰۰ - ۲۴ فروردين ۱۳۹۴
پديده‌ي ابر رسانايي در تكنولوژي از توانايي گستردهاي بر خوردار است زيرا بر پايه‌ي اين پديده بارهاي الكتريكي مي‌توانند بدون تلفات گرمايي از يك رسانا عبور كنند. به‌طور مثال جريان القا شده در يك حلقه‌ي ابر رسانا بدون وجود هيچ باطري در مدار به مدت چند سال بدون كاهش باقي مي‌ماند.

به گزارش "برق نيوز"  از اوايل دهه‌ي هفتاد مفهوم ذخيره‌سازی انرژی الکتريکی به شکل مغناطيسی مورد توجه قرار گرفت. با ظهور تکنولژی ابر رسانايی، کاربردهاي گوناگونی برای اين پديده فيزيکی مطرح شد. از معروف ترين اين کاربردها می‌توان به SMES اشاره کرد. در SMES انرژی در يک سيم‌پيچ با اندوکتاس بزرگ که از ابر رسانا ساخته شده است، ذخيره می‌شود. ويژگی ابر رسانايی سيم‌پيچ موجب می‌شود که راندمان رفت و برگشت فرايند ذخيره انرژی بالا و در حدود 95% باشد. ويژگی راندمان بالای SMES آن را از ساير تکنيکهای ذخيره انرژی متمايز می کند. همچنين از آنجايی که در اين تکنيک انرژی از صورت الکتريکی به صورت مغناطيسی و يا برعکس تبديل می‌شود، SMES دارای پاسخ ديناميکی سريع می‌باشد. بنابراين می‌تواند در جهت بهبود عملکرد ديناميکي نيز بکار رود. معمولاً واحدهای ابر رسانايی ذخيره‌سازی انرژی را به دو گونه ظرفيت بالا (MWh 500) جهت ترازسازی منحنی مصرف، و ظرفيت پايين(چندين مگا ژول) به منظور افزايش ميرايی نوسانات و بهبود پايداری سيستم می‌سازند.

بطور خلاصه مهم‌ترين قابليت SMESجداسازی و استقلال توليد از مصرف است که اين امر مزايای متعددی از قبيل بهره‌برداری اقتصادی، بهبود عملکرد ديناميکی و کاهش آلودگی را به دنبال دارد.

ابررسانايي

در سال 1908 وقتي كمرلينگ اونز هلندي در دانشگاه ليدن موفق به توليد هليوم مايع گرديد حاصل شد كه با استفاده از آن توانست به درجه حرارت حدود يك درجه كلوين برسد.

يكي از اولين بررسي‌هايي كه اونز با اين درجه حرارت پايين قابل دسترسي انجام داد مطالعه تغييرات مقاومت الكتريكي فلزات بر حسب درجه حرارت بود. چندين سال قبل از آن معلوم شده بود كه مقاومت فلزات وقتي دماي آن‌ها به پايين‌تر از دماي اتاق برسد كاهش پيدا مي‌كند. اما معلوم نبود كه اگر درجه حرارت تا حدود كلوين تنزل يابد مقاومت تا چه حد كاهش پيدا مي‌كند. آقاي اونز كه با پلاتينيم كار مي‌كرد متوجه شد كه مقاومت نمونه سرد تا يك مقدار كم كاهش پيدا مي‌كرد كه اين كاهش به خلوص نمونه بستگي داشت. در آن زمان خالص‌ترين فلز قابل دسترس جيوه بود و در تلاش براي بدست آوردن رفتار فلز خيلي خالص اونز مقاومت جيوه خالص را اندازه گرفت. او متوجه شد كه در درجه حرارت خيلي پايين مقاومت جيوه تا حد غيرقابل اندازه‌گيري كاهش پيدا مي‌كند كه البته اين موضوع زياد شگفت‌انگيز نبود اما نحوه از بين رفتن مقاومت غير منتظره مي‌نمود. موقعي كه درجه حرارت به سمت صفر تنزل داده مي‌شود به‌جاي اين‌كه مقاومت به آرامي كاهش يابد در درجه حرارت 4 كلوين ناگهان افت مي‌كرد و پايين‌تر از اين درجه حرارت جيوه هيچ‌گونه مقاومتي از خود نشان نمي‌داد. همچنين اين گذار ناگهاني به حالت بي‌مقاومتي فقط مربوط به خواص فلزات نمي‌شد و حتي اگر جيوه ناخالص بود اتفاق مي‌افتاد.آقاي اونز قبول كرد كه پايين‌تر از 4 كلوين جيوه به يك حالت ديگري از خواص الكتريكي كه كاملاً با حالت شناخته شده قبلي متفاوت بود رفته است و اين حالت تازه «حالت ابر رسانايي» نام گرفت. بعداً كشف شد كه ابررسانايي را مي توان از بين برد (يعني مقاومت الكتريكي را مي توان مجددا بازگردانيد). و در نتيجه معلوم شد كه اگر يك ميدان مغناطيسي قوي به فلز اعمال شود اين فلز در حالت ابر رسانايي داراي خواص مغناطيسي بسيار متفاوتي با حالت درجه حرارت‌هاي معمولي مي‌باشد.

به گزارش "برق نيوز"  تاكنون مشخص شده است كه نصف عناصر فلزي و همچنين چندين آلياژ در درجه حرارت‌هاي پايين ابر رسانا مي‌شوند. فلزاتي كه ابررسانايي را در درجه حرارت‌هاي پايين از خود نشان مي‌دهند (ابر رسانا) ناميده مي‌شوند. سال‌هاي بسياري تصور مي‌شد كه تمام ابررساناها بر طبق يك اصول فيزيكي مشابه رفتار مي‌كنند. اما اكنون ثابت شده است كه دو نوع ابررسانا وجود دارد كه به نوع I و II مشهور مي‌باشد. اغلب عناصري كه ابررسانا هستند ابررسانايي از نوع I را از خود نشان مي‌دهند. در صورتي‌كه آلياژها عموماً ابررسانايي از نوع II را از خود نشان مي‌دهند. اين دو نوع چندين خاصيت مشابه دارند. اما رفتار مغناطيسي بسيار متفاوتي از خود بروز مي‌دهند.

پديده‌ي ابر رسانايي در تكنولوژي از توانايي گستردهاي بر خوردار است زيرا بر پايه‌ي اين پديده بارهاي الكتريكي مي‌توانند بدون تلفات گرمايي از يك رسانا عبور كنند. به‌طور مثال جريان القا شده در يك حلقه‌ي ابر رسانا بدون وجود هيچ باطري در مدار به مدت چند سال بدون كاهش باقي مي‌ماند. براي نمونه در واشنگتن از يك خلقه ابر رساناي بزرگ براي ذخيره‌كردن انرژي الكتريكي در تكوما استفاده مي‌شود. ذخيره‌ي انرژي در اين حلقه تا 5 مگاوات بالا مي رود و انرژي در مدت مورد نظر آزاد مي‌شود.

عمده مشكل ايجاد كردن شرايط براي اين پديده دماي بسيار پايين آن مي‌باشد كه بايد دماهاي بسيار پايين را محيا كرد. اما در سال 1986 مواد سراميكي جديدي كشف شد كه در دماهاي بالاتري توانايي ابر رسانايي را داشته باشد. (تا اكنون در دماي 138 درجه كلوين اين امر ميسر شده است).

كاربردهاي ابر رسانايي

به گزارش "برق نيوز"  كاربردهاي زيادي را براي ابررساناها در نظر گرفته است به‌عنوان مثال استفاده از ابر رساناها باعث خواهد شدكه مدار ماهواره‌هاي چرخنده به دور زمين با دقت بسياربالايي كنترل شوند. خاصيت اصلي ابر رساناها به دليل نداشتن مقاومت الكتريكي امكان انتقال جريان الكتريكي- حجم كوچكي از ابررسانا است. به همين خاطر اگر بجاي سيمهاي مسي از ابر رساناها استفاده شود، موتورهاي فضاپيماها تا 6 برابر نسبت به موتورهاي فعلي سبكتر خواهند شد و باعث مي‌شود كه وزن و فضاپيما بسيار كاهش يابد .

از ديگر زمينه‌هايي كه ابررساناها مي‌توانند نقش اساسي در آن‌ها بازي مي‌كنند مي‌توان كاوش‌هاي بعدي انسان از فضارا نام برد. ابررساناها بهترين گزينه براي توليد و انتقال بسيار كارآمد انرژي الكتريكي هستند و طي شب‌هاي طولاني ماه كه دما تا 173- درجه سانتي‌گراد پايين مي‌آيد و طي ماه‌هاي ژانويه تا مارس دستگاه‌هاي MRI ساخته شده ازسيمهاي ابررسانا، ابزار تشخيص دقيق و توانمندي در خدمت سلامت خدمه فضاپيما خواهد بود. و همچنين ساخت ابر كامپيوترهاي بسيار كوچك و كم‌مصرف مي‌باشد.


برای دریافت فایل کامل این گزارش اینجا را کلیک نمایید

ارسال نظر قوانین ارسال نظر
لطفا از نوشتن با حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.
نام:
ایمیل:
* نظر:
وضعیت انتشار و پاسخ به ایمیل شما اطلاع رسانی میشود.
پربازدیدها
برق در شبکه های اجتماعی
اخبار عمومی برق نیوز
عکس و فیلم
پربحث ترین ها
آخرین اخبار