Исследователи из Национального институт наук о ядерном синтезе (National Institute for Fusion Science, NIFS), входящего в состав японского Национального института естественных наук (National Institutes of Natural Sciences, NINS), создали новый сверхмощный электрический магнит со сверхпроводящими обмотками. Сила тока в этих обмотках достигает значения в 100 тысяч ампер и это делает этот магнит безусловным мировым рекордсменом по вышеуказанному показателю.
Ученые и инженеры NIFS уже достаточно давно занимаются разработкой катушек электромагнитов на базе высокотемпературных сверхпроводников, которые могут использоваться в реакторах термоядерного синтеза. Обмотки созданных ими некоторых современных электромагнитов на базе высокотемпературных сверхпроводников из нескольких сложенных лент сплава на основе иттрия, разработанных и выпускаемых в Японии. Этим достигается высокая механическая прочность конструкции обмотки, которая, помимо огромного электрического тока, должна выдерживать еще и воздействие создаваемых ею же магнитных полей.
Исследователи из NIFS, работая совместно с учеными из университета Тохоку, разработали новую технологию изготовления низкоомного сверхпроводника. Испытания этого сверхпроводника, проведенные при температуре в 20 градусов по шкале Кальвина (-253 градуса по шкале Цельсия) показали, что сверхпроводник может пропустить через себя ток в 100 тысяч ампер. Плотность тока при этом составляет 40 ампер на квадратный миллиметр с учетом площади сечения не только самого сверхпроводника, но и суммарного сечения всех сопутствующих элементов конструкции.
Сверхпроводящая часть обмотки электромагнита состоит из 54 лент, толщиной 0.2 миллиметра и шириной 10 миллиметров, изготовленных из высокотемпературного сверхпроводника на основе иттрия. Электрический ток течет преимущественно по этой части сверхпроводника, но некоторая его часть течет и через площадь медной “рубашки” в которую одеты сверхпроводящие полосы. А вся эта конструкция одета в дополнительную оболочку из нержавеющей стали, которая служит для увеличения механической прочности и для увеличения силы генерируемого магнитного поля.
Такие высокие показатели созданного японцами высокотемпературного сверхпроводника делают его идеальным кандидатом на использование в огромных катушках будущих реакторов термоядерного синтеза. Но, подобный подход может быть также успешно использован в некотором медицинском оборудовании, в силовых электрических устройствах и везде там, где требуется передача большого электрического тока с минимальными потерями.
