Кафедра низких температур МЭИ

Криомедицина и криоэнергетика, криоматериалы и криоинженерия - приставка «крио» уверенно присоединилась к большинству отраслей науки и техники, перестав ассоциироваться с высокой и малопонятной наукой. Криогеника - это уже повседневность, и кафедры криогеники или низких температур есть в большинстве политехнических университетов.

Кафедра низких температур МЭИ создана в 1975 году слиянием нескольких научных школ. Подготовка инженеров в области криофизики и криогенной техники - основная образовательная задача коллектива. Но помимо учебы научный коллектив проводит и криофизические эксперименты, и инженерные изыскания, которые вносят свой вклад в различные области научно-технических знаний: сжижение и разделение газов, термодинамику, холодильное машиностроение.

►   Кафедра низких температур НИУ МЭИ.
     Высшее образование и научные достижения

Через изучение энергетических процессов на микроуровне научный коллектив пришёл к изучению наноэнергетики и нанотехнологий. Проведение экспериментов на орбите позволило расширить научные представления о криофизике в космическом пространстве. Будем рады сотрудничеству с учёными, инженерами, специалистами в области криогеники и любыми другими областями науки и техники.

Фото Корякского вулкана: Наталья Коллегова (pixabay)

Дополнием нашу страницу короткой информацией о перспективном научно-техническом направлении, связанном с криофизикой и криоматериалами.

Криорезистивные провода

Свалов Г.Г., Белый Д.И.

Уже при открытии явления сверхпроводимости в 1911 г. появились идеи создания сверхпроводящих проводов. В 1913 г. Г. Камерлинг-Оннес, открывший явление сверхпроводимости, пытался создать провода для сверхпроводящей обмотки электромагнита. В изготовленном им электромагните не удалось получить больших магнитных полей в связи с тем, что в то время были известны только сверхпроводники первого рода, имеющие низкие критические поля.

Попытки Камерлинг-Оннеса применить сверхпроводники в первую очередь для создания обмоточных проводов магнитных устройств не случайны. Еще в 1898 г. Фабри показал, что потери в электромагните без магнитопровода пропорциональны квадрату индукции магнитного поля. Применение магнитопровода кардинально не решило проблемы, так как электротехнические стали насыщаются при достижении магнитной индукции, равной примерно 2-3 T. Усиление магнитного поля в обмотке влечет за собой резкое увеличение массы электромагнита и потерь. Так, электромагнит в Вилле-Ви под Парижем, возбуждающий магнитное поле с индукцией 6 Т, имел массу 100 т. В 1937 г. Биттер пытался создать магнит с индукцией 10 Т; потери в таком электромагните составляли .1,7 МВт, а общее потребление электроэнергии было равно потребности такого города, как Бостон.

Естественно, что создание проводов с нулевым сопротивлением произвело бы революцию в электротехнике и позволило бы создать магнитные устройства и электрические машины с большими магнитными индукциями и малыми или нулевыми джоулевыми потерями.

Вслед за Камерлинг-Оннесом многие ученые пытались создать сверхпроводящие провода и мощные магнитные системы с использованием явления сверхпроводимости. В 50-х годах были открыты сверхпроводники второго рода, которые имеют высокие критические поля и токи. C этого времени интенсивно ведутся работы по исследованию и получению сверхпроводников, а также по созданию сверхпроводящих проводов и изделий криогенной электротехники.

Применение криорезистивных обмоточных проводов, использующих эффект снижения сопротивления металлов при понижении температуры, позволяет решить некоторые частные проблемы, например связанные с созданием электротехнических устройств переменного тока с улучшенными массо-габаритными показателями. Сверхпроводящие и криорезистивные провода уже сейчас используются в криогенераторах, криотрансформаторах, в электротехнических,машинах со сверхпроводящими обмотками возбуждения, в магнитах пузырьковых камер, в соленоидах для физических исследований.

Проблема создания сверхпроводящих и криорезистивных обмоточных проводов является комплексной, охватывающей большой круг вопросов, связанных с металлургией, металлофизикой, кабельной и криогенной техникой, физикой твердого тела. В соответствии с этим при разработке указанных проводов необходимо учитывать все данные, касающиеся свойств сверхпроводящих, стабилизирующих и изоляционных материалов.

В настоящее время уже имеется много сведений о свойствах сверхпроводящих и стабилизирующих материалов, несколько меньше о свойствах изоляционных материалов, для которых основные экспериментальные результаты получены при исследовании лабораторных образцов.

Современная криофизика и практические инженерные разработки рассматривают ряд вопросов, связанных с технологией и конструированием сверхпроводящих и криорезистивных обмоточных проводов. Одной из актуальных тем является разработка перспективных конструкций проводов и проведение исследований сверхпроводящих, стабилизирующих и изоляционных материалов при низких температурах.

Эксперименты первых десятилетий развития прикладной криоинженерии показали, что условия эксплуатации оказывают существенное влияние на характеристики материалов, а следовательно, и проводников. Специалистам, занимающимся конструированием электротехнических изделий на базе сверхпроводящих и криорезистивных обмоточных проводов, необходимо учитывать не только характеристики сверхпроводника и конструктивную плотность тока в проводе, но и характеристики изоляционных материалов, и влияние режимов эксплуатации на критические параметры обмоточных проводов.

Публикуется по изданию:
Свалов Г.Г., Белый Д.И. Сверхпроводящие и криорезистивные обмоточные провода. - М., «Энергия», 1976. - 168 с. с нл.

Читайте книги и учебники по криофизике в нашей библиотеке:
►   Библиотека кафедры НТ НИУ МЭИ

Следующая страница: Криофизика. Научные исследования и публикации