Exam text content

SMG-4250 — Suprajohtavuus sähköverkossa

Tentti 5.3.2012 Risto Mikkonen

Oman ohjelmoitavan laskimen käyttö sallittu.

1a)

1b)

3a)

3b)

4a)

46)

5 a)

Selitä koejärjestelyä ja kriteerejä sille, miten suprajohteen kriittinen virta määritetään.

Mitä tarkoitetaan ns. pinning-keskuksella ja miksi se on suprajohteen valmistuksen kan-
nalta keskeinen tekijä?

Mitä ymmärretään kryogeenisella stabiilisuudella? Johda kyseiseen termiin liittyvä ns.
Steklyn parametri. Mikäli pyritään kryogeenisesti stabiliin käämirakenteeseen, mitä se
tarkoittaa suprajohtavuuden tuomien etuisuuksien näkökulmasta? Käytetäänkö kryo-
geenisesti stabiilia johdinta mielummin MRI-laitteistossa vai CERNin LHC-kiihdyttimessä?
Miksi?

Kuvaile NbTi ja Bi-2223 -suprajohteiden rakennetta ja vertaile niitä sähkömagneettisten

ominaisuuksien, valmistustekniikan ja normaalitilaan siirtymisen näkökulmista.

Olet tehnyt ekvivalenttiset SMES-solenoidit NbTi/Cu ja Bi-2223/Ag suprajohteista. Missä
kohtaa solenoideja sijaitsee todennäköisin kohta normaalialueen syntymiselle ja miksi?

 

Mitä ymmärretään jäähdytyksen laatuluvulla ja mää kyseinen termi heliumin, vedyn
ja typen tapauksessa. Mitä kyseinen suure käytännössä kertoo?

Kuvaile mekaanisesti jäähdytetyn suprajohdemagneetin kryostaatin rakennetta. Selvitä
edelleen kryojäähdyttimen periaatetta ja sen integroimista kyseiseen magneettijärjes-
telmään. Miksi mekaaninen jäähdytys muodostuu ongelmaksi vaihtovirtasovellutuksis-
sa?

Selvitä suprajohtavuuden hyödyntämispotentiaalia vikavirranrajoittimen ja induktiokuu-
mentimen tapauksessa.

KÄÄNNÄ!

 
 

5b)

Oheisen kuvan suprajohtava LTS-käämi on siirtynyt normaalitilaan ajanhetkellä t = 0.
Magneetti on suojattu suojavastuksella, jonka resistanssi Rp = 0.3 0. Normaalialueen yli
oleva resistanssi r(t) kasvaa ajan funktiona r(t) = ro + 77t, missä ro = 0.3 2 ja = 0.04 0/s.
Määritä normaalialueessa dissipoitunut hetkellinen teho ajanhetkellä t = 5 s, kun käämin
induktanssi L = 8 H ja käämin virta guenchin alkaessa on /, = 2230 A.

 

r(t)
L
| Sc magnet
Selitä lyhyesti seuraavat termit
a) Wiedemann-Franzin laki d) SOUID
b) koherenssipituus e) guench-back

c) lambda-linja n RRR-arvo