Vědci vyvíjejí pokročilý, výkonnější supravodivý magnet pro světelné zdroje nové generace

Tento půlmetrový prototyp s délkou supravodivého archového magnetu z niobu byl navržen a vyroben týmem tří národních laboratoří z amerického ministerstva energetiky. Dalším krokem bude vybudování metrové verze և nainstalujte ji do Argonne Advanced Photon Source. Foto Ibrahim Kesgi, úvěr Argonne National Laboratory

Designéři magnetů hledí s novým prototypem na budoucnost světelných zdrojů

Po více než 15 letech práce se vědcům ze tří národních laboratoří DOE podařilo vytvořit, otestovat a představit výkonnější supravodivé magnety z niobu a cínu pro použití ve světelných zdrojích nové generace.

S dostatkem světla můžete vidět věci, které si lidé mysleli, že jsou nemožné. Objekty se širokým zdrojem generují toto silné světlo, vědci jej používají k vytváření odolnějších materiálů, výrobě efektivnějších baterií, výrobě počítačů a získávání dalších informací o přírodním světě.

Pokud jde o stavbu těchto obrovských objektů, prostor jsou peníze. Pokud můžete získat vyšší energetické paprsky z menších zařízení, můžete ušetřit miliony na stavebních nákladech. Přidejte k tomu potenciál výrazně vylepšit stávající světelné zdroje ,: máte základ pro projekt, který sdružuje vědce ze tří národních laboratoří amerického ministerstva energetiky.

Tento tým právě dosáhl milníku, který funguje již více než 15 let. Navrhli, postavili a plně otestovali nejnovější půlmetrový prototypový magnet, aby splňovali požadavky použití. existující և objekty v budoucích světelných zdrojích.

Podle Efima Gluskina, ctěného pracovníka v národní laboratoři DOE Argon, je dalším krokem zvětšit tento prototyp, postavit ho přes metr dlouhý a umístit jej do Advanced Photon Source pomocí vědecké kanceláře DOE. Zřízení v Argonu. Ale zatímco tyto magnety budou kompatibilní se světelnými zdroji podobnými APS, říká, že skutečná investice zde je do zařízení nové generace, která dosud nebyla postavena.

„Skutečný rozsah této technologie je pro budoucí volné elektronové laserové objekty,“ řekl Gluskin. „Pokud zmenšíte velikost zařízení, zmenšíte velikost tunelu. Pokud to dokážete, můžete ušetřit desítky milionů dolarů. To je obrovský rozdíl. “

Tento dlouhodobý cíl vedl Glyuskina gon Argonna a jeho kolegy k práci s vědci v Lawrence Berkeley National Laboratory, Fermi National Accelerator Laboratory, obě laboratoře DOE. Každá laboratoř usiluje o supravodivou technologii po celá desetiletí; v posledních letech se výzkumné a vývojové úsilí zaměřilo na jednu sloučeninu spojující nibonium-cín.

Tento materiál zůstává v supravodivém stavu, což znamená, že neodporuje proudu, i když vytváří vysoké magnetické pole, což je ideální pro vytváření nominálních magnetů. Světelné zdroje, jako je APS, emitují fotony (částice světla), které sifonují energii elektronů emitovanou při jejich cirkulaci uvnitř akumulačního prstence. Svlékací magnety jsou zařízení, která přeměňují tuto energii na světlo; čím vyšší magnetické pole s nimi vytvoříte, tím více fotonů můžete vytvořit ze zařízení stejné velikosti.

APS má nyní několik supravodivých supravodičů, ale jsou vyrobeny z niobu a titanu směs, což je standard po celá desetiletí. Podle Sorena Prestemona, hlavního vědce z Berkeley Laboratory, jsou niob-titanové supravodiče dobré pro nízko magnetická pole. Přestanou supravodit na 10 vízech. (Je asi 8 000krát silnější než váš běžný chladicí magnet).

„Niob-3-cín je složitější materiál,“ řekl Prestemon, „ale je schopen vést proud ve vyšším poli.“ Je supravodivý až do 23 Vs a v nízkých polích může vést třikrát více proudu než niob-titan. Tyto magnety chladí na 4,2 Kelvina, což je asi mínus 450 stupňů Fahrenheitaaby byly supravodivé. “

Prestemon byl v čele výzkumného programu niobium-3-cínu Berkeley, který sahá až do 80. let. Nový design, vyvinutý v Argonu, je založen na předchozí práci společnosti Prestemon և jejích partnerů.

„Jedná se o první jistič niobu na 3 listy, který that splňuje současné konstrukční specifikace a byl plně testován na kvalitu magnetického pole pro transport paprsků,“ uvedl.

Fermilab začal s tímto materiálem pracovat v 90. letech, podle Saši Lobina, který tam inicioval a vedl magnetický program niob-3-cín. Aplikace Fermilab niob-3 listy se zaměřuje na supravodivé magnety urychlovačů částic, jako je Velký hadronový urychlovač CERN: Ve Švýcarsku և připravovaný lineární urychlovač PIP-II, který bude postaven na místě Fermilab.

„Uspěli jsme s našimi magnety niobu-3-cínu s vysokým polem,“ řekl Lobin. „Můžeme tyto znalosti aplikovat na supravodiče na základě těchto supravodičů.“

Součástí procesu je podle týmu učení, jak zabránit předčasnému hašení magnetů, když se blíží požadované úrovni magnetického pole. Když magnety ztratí schopnost vést proud bez odporu, výsledná inverze se nazývá zhášení; eliminuje magnetické pole; může poškodit samotný magnet.

Tým bude v rámci IEEE Applied Supravodivé transakce uvádět, že jejich nové zařízení zapadá do magnetického pole téměř dvakrát tak vysokého jako současné niob-titanové supravodivé zvlňovače, které v současnosti působí v APS.

Projekt byl založen na zkušenostech společnosti Argonne s budováním, provozováním a provozováním supravodivých drenážních systémů, jakož i na znalostech niobu-3-cínu Berkeley a Fermilab. Společnost Fermilab pomohla tento proces řídit doporučením při výběru supravodivých vodičů a nejnovějším vývoji jejich technologií. Berkeley navrhl nejmodernější systém, který využívá pokročilou výpočetní technologii k detekci splátek a ochraně magnetu.

V Argonu byl prototyp navržen, vyroben, sestaven, testován, testován týmem inženýrů, techniků vedených manažerem Ibrahimem Kesginem a investován do designu, konstrukce a testování členů skupiny supravodivých vln APS vedené Jurijem Ivaniushenkovem . ,

Výzkumný tým plánuje umístit svůj prototyp plné velikosti, který má být dokončen příští rok, do sekce 1 APS, která využívá fotonové paprsky s vyšší energií k prohlížení přes tlustší vzorky materiálu. Toto bude důkaz pro zařízení, že může pracovat s designem pracovního zdroje světelného zdroje. Gluskin říká, že se zaměřuje na „přenos technologií – niob titan – na průmyslové partnery s cenou niob-3 za účelem výroby těchto zařízení na budoucích vysoce energetických světelných zdrojích.

„Klíčem byla udržitelnost, tvrdá práce podporovaná laboratořemi, výzkumnými a vývojovými fondy DOE,“ řekl Gluskin. „Dostat se do tohoto bodu byl krok za krokem.“

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.