Η μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας φτάνει σε ακόμη υψηλότερες εντάσεις.

Μια υπεραγώγιμη γραμμή ηλεκτρικού κιβωτίου ταχυτήτων που αναπτύχθηκε για το High-Luminosity LHC έχει δημιουργήσει ένα νέο ρεκόρ έντασης.

Η ένταση αυξάνεται στο CERN. Στην αίθουσα δοκιμών υπεραγωγών εξοπλισμού, μια καινοτόμος γραμμή μεταφοράς έχει δημιουργήσει ένα νέο ρεκόρ για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας. Ο σύνδεσμος, μήκους 60 μέτρων, έχει μεταφέρει συνολικά 54.000 αμπέρ (54 kA ή 27 kA προς οποιαδήποτε κατεύθυνση). «Είναι η πιο ισχυρή ηλεκτρική γραμμή μετάδοσης που έχει κατασκευαστεί και λειτουργεί μέχρι σήμερα!» λέει η Amalia Ballarino, η σχεδιαστής και ηγέτης του έργου.

Η γραμμή έχει αναπτυχθεί για το High-Luminosity LHC (HL-LHC), τον επιταχυντή που θα αντικαταστήσει το Large Hadron Collider (LHC) και έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει στα τέλη του 2027. Σύνδεσμοι όπως αυτός θα συνδέσουν το HL. Οι μαγνήτες του LHC στους μετατροπείς ισχύος που τους τροφοδοτούν.

Συνέντευξη με την Amalia Ballarino, ηγέτη του υπεραγωγού συνδέσμου, κατά την εισαγωγή της γραμμής στον κρυοστάτη της τον Φεβρουάριο του 2020  (Βίντεο: CERN)
Το μυστικό για τη δύναμη της νέας γραμμής μπορεί να συνοψιστεί με μία λέξη: υπεραγωγιμότητα.Η γραμμή αποτελείται από καλώδια κατασκευασμένα από διβοριούχο μαγνήσιο (MgB 2 ), το οποίο είναι υπεραγωγός και επομένως δεν παρουσιάζει αντίσταση στη ροή του ρεύματος και μπορεί να μεταδώσει πολύ υψηλότερες εντάσεις από τα παραδοσιακά καλώδια μη υπεραγωγής. Με την ευκαιρία αυτή, η γραμμή μετέδωσε ένταση 25 φορές μεγαλύτερη από ό, τι θα μπορούσε να είχε επιτευχθεί με καλώδια χαλκού παρόμοιας διαμέτρου. Το διβοριούχο μαγνήσιο έχει το πρόσθετο πλεονέκτημα ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί στους 25 κελβίνους (-248 ° C), υψηλότερη θερμοκρασία από αυτήν που απαιτείται για τους συμβατικούς υπεραγωγούς. Αυτός ο υπεραγωγός είναι πιο σταθερός και απαιτεί λιγότερη κρυογονική ισχύ. Τα υπεραγώγιμα καλώδια που αποτελούν την πρωτοποριακή γραμμή εισάγονται σε έναν εύκαμπτο κρυοστάτη, στον οποίο κυκλοφορεί το αέριο ήλιο.

Τα σκέλη του διβοριούχου μαγνησίου από τα οποία κατασκευάζονται τα καλώδια αναπτύχθηκαν από τη βιομηχανία, υπό την επίβλεψη του CERN. Η διαδικασία κατασκευής καλωδίων σχεδιάστηκε στο CERN, πριν ξεκινήσει η βιομηχανική παραγωγή. Καθώς οι κλώνοι του διβοριούχου μαγνησίου είναι εύθραυστοι, η κατασκευή των καλωδίων απαιτεί σημαντική εμπειρία. Το ρεύμα μεταδίδεται από την τροφοδοσία σε θερμοκρασία δωματίου στον εύκαμπτο σύνδεσμο με καλώδια υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας (HTS) ReBCO.

home.cern, Επιταχυντές
Ένα μέλος της ομάδας συνδέει τα καλώδια υπερ-αγωγού πριν ξεκινήσουν οι δοκιμές ηλεκτρικής μετάδοσης (Εικόνα: CERN)

Πέρυσι, ένα αρχικό πρωτότυπο μετέδωσε ένταση 40 kA σε απόσταση 60 μέτρων . Ο σύνδεσμος που δοκιμάζεται αυτή τη στιγμή είναι ο πρόδρομος της τελικής έκδοσης που θα εγκατασταθεί στον επιταχυντή. Αποτελείται από 19 καλώδια που τροφοδοτούν τα διάφορα κυκλώματα μαγνητών και μπορούν να μεταδώσουν ένταση έως 120 kA! «Ξεκινήσαμε τις δοκιμές ισχύος συνδέοντας μόνο τέσσερα καλώδια, δύο στα 20 kA και δύο στα 7 kA», εξηγεί η Amalia Ballarino. Επομένως, αναμένεται να δημιουργηθούν νέοι δίσκοι τους επόμενους μήνες.

Αυτός ο νέος τύπος ηλεκτρικής γραμμής μετάδοσης έχει εφαρμογές πολύ πέρα ​​από το βασικό πεδίο της βασικής έρευνας. Σύνδεσμοι όπως αυτοί, οι οποίοι μπορούν να μεταφέρουν τεράστιες ποσότητες ρεύματος σε μικρή διάμετρο, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες πόλεις, για παράδειγμα, ή για τη σύνδεση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε κατοικημένες περιοχές.

πηγή