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业务通讯 2011年

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SEI WORLD 2011年6月号(vol.405)

现在才开始的超导?从今以后的超导?

超导电缆

  您是否了解氧化物系超导(高温超导)在大约20年前曾一度非常火热?经过数年间新闻媒体的大肆报道后,由于其制造方面存在的难度,相继有企业撤出其制造产业。但是,到了今天终于能够获得“可使用的”“经济的”氧化物系超导线材。今年是超导现象发现100周年。为了纪念超导100周年,本月号将以再次引发关注的超导为专题进行介绍。

自超导现象发现起100年的历史

1911年

卡末林•昂内斯先生(荷兰莱顿大学)发现超导现象

1957年

根据约翰•巴丁、L•N•库珀、J•R•施里弗的BCS理论,阐明了超导现象的基本原理

1963年

住友电工开始超导的研究

1986年

约翰内斯•格奥尔格•贝德诺尔茨先生、卡尔•亚历山大•米勒先生发现高温超导物质

1987年

Paul Chu先生(休斯顿大学)等发现钇系超导体

引发超导热
2000年

秋光纯先生(青山学院大学)等发现二硼化镁超导体

2006年

在美国的输电线路上使用本公司的高温超导电缆进行输电

2008年

细野秀雄先生(东京工业大学)等发现铁系超导体

自发现超导现象起,到现在已经过100年的时间,但针对超导的研究仍很盛行,仍在不断寻找能在更高温度下引发超导的物质等。

BCS理论:
说明为什么发生超导的理论。从在超导状态下电子成对(称为库珀对)的对假说出发,据此能够说明零电阻和麦钠斯效应。

从今以后的超导

铋系超导电线

  超导具有“零电阻”、“高电流密度”等特点,能够实现正常传导状态下难以想像的低损耗和高磁场,因此非常有望实现电气设备的高性能化。

  超导状态虽然只在一定温度、磁场、电流密度下发生,但随着临界温度(※1)较高的氧化物超导体的发现,以及使用这种超导体的超导线材临界电流密度(※2)的提高,在新的领域实现实用化的可能性正逐渐显现。

※1临界温度:
冷却超导体达到一定温度时电阻突然变为零。这种电阻变为零时的温度称为临界温度。
※2临界电流密度:
零电阻状态下在单位截面积的超导体中能够流通的最大电流值。

■超导电缆

   超导电线和相同面积的铜线相比,可流通电流约为前者的200倍,因此制成电缆时可实现小型化。受先前地震灾害的影响,可再生能源的大量引进正备受瞩目。而引进在低压、直流、大容量状态下也可实现小型化、电压不会降低的超导电缆后,可有望消除可再生能源的不稳定性。此外,还计划将超导电线应用于同样使用直流电的城市近郊铁路等,逐渐实现应用的大规模化。

超导电缆和原有电缆的比较

■超导磁铁/线圈

  虽然根据超导的特性,必须进行冷却,但能够以小电源输出大功率的超导磁铁/线圈正应用于各种工业产品。

  本公司制造了使用超导线圈的高温超导实验装置。

  作为学生教学用的实验装置,阐述超导磁悬浮原理的实验装置“SIFO (Superconducting Inductive Floating Object”和能够对分离的场所产生强大磁场的“HANARETE MOTOR”大受好评。

超导悬浮演示

超导磁体・打开开关

这种演示装置是将超导电线一层一层缠绕成盘状线圈,并将线圈分成两层,中间插入铁芯,下层的线圈连接电源,上层的线圈形成短路。通电后,上层的线圈感应到反方向的电流,线圈间产生相斥力(=这将变为很大的力量)。

一旦在线圈中流通电流,将不产生电阻,电流将永久地不断流动。由于电流密度可达到铜线的百倍以上,因此磁铁力量将变得非常强大,甚至能够托起一个人。而其电源仅仅是1块1.2V的镍氢干电池。以低电压流通如此大的电流并产生能够托起人的力量,这在正常传导状态下是不可能实现的。虽然结构和规模有所不同,但磁悬浮列车的悬浮行驶也是基于相同的原理。

■超导的应用领域

  除应用于船舶用马达、电动汽车和磁悬浮列车等运输领域外,其他各种新产业用途正逐渐显现。

  值此发现超导100周年之际,为了将今年作为“启动高温超导的真正实用化”之年,本公司将继续致力于超导的研究开发。

・“SIFO”“HANARETE MOTOR”是住友电气工业株式会社的注册商标。

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