超导技术应 用

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1、超导技术应用从目前的研究情况来看，超导技术的应用可分成三类：一是用超导材料做成磁性极强的超导磁铁，用于核聚变研究和制造大容量储能装置、高速加速器、超导发电机和超导列车，以解决人类的能源和交通问题；二是用超导材料薄片制作约瑟夫逊器件，用于制造高速电子计算机和灵敏度极高的电磁探测设备；三是用超导体产生的磁场来研究生物体内的结构及用于对人的各种复杂疾病的治疗．以下就从这三个方面来介绍超导技术在各个领域的应用前景．(1)托卡马克装置中的超导磁体世界上最先进的托卡马克装置内的所有磁体均采用超导磁体．它可以用来研究等离子在磁场加速和约

2、速下产生聚变．聚变时产生的强大能量，具有很高的经济价值和广泛的应用潜力，聚变能应用在发电方面优点尤其突出．在研究核聚变的装置中所采用的超导磁体有许多优点，从长期使用的角度来看，超导磁体的能耗小，成本低，是一种理想的磁体．由于超导磁体的零电阻的特性，在处于超导状态时几乎不产生热，因此在不失超的情况下，可使电流很大而又不产生能量消耗，实现了我们所希望的强磁场低能耗的要求．用这样一个能耗小的强磁场，在核聚变装置中实现聚变反应产生的巨大的聚变能，真正做到投入少产出高．(2)超导储能磁体的开发与应用在军事上，聚能武器即定向能武器，在

3、未来战争中将起举足轻重的作用，美国和俄罗斯已把定向能武器的研制摆在突出的位置．这样需要改革现有的储能设备和传能系统，而超导技术可以为定向能武器能源的问题的解决提供可能性．我们知道，聚能武器是把能量汇聚成极细的能束，沿着指定的方向，以光速向外发射能束，来摧毁目标．这里要解决技术上的一个难题：如何在瞬间提供大量的能量．也就是说需要一个电感储能装置，但普通线圈由于存在大量的能耗，因此不能长时间储存大量的能量．超导材料的零电阻的特性和高载流能力，使超导储能线圈能长时间、大容量地储存能量．这种储存的能量可以用于军事上，并且还可以多种

4、形式发射能量．(3)超导发电机的开发另外超导技术在能源方面可应用于体积小、功率大的发电机．它的原理是：当用一种导电的流体流过一条通道而受到横向场作用时，会产生感应电动势，若在通道壁上放置两个电极即可提取电力．我们由物理学中的有关原理知道，磁流体发电的输出功率与磁感应强度的平方成正比，但利用普通磁体仅能产生几千高斯的磁场，若采用超导磁体就可以产生数万乃至几十万高斯的磁场，从而使磁流体的输出功率大大提高．随着超导技术的不断突破，在不远的将来必然可产生大容量、小型化的磁流体发电机．这种发电机将会在许多领域得到应用．我们知道航天器

5、的发展受到两个方面因素的制约，第一是其动力的限制，第二是其重量对其施加的限制，而超导发电机在这两个方面都具有普通发电机无法比拟的优点．另外在军事上，舰艇和飞机可用超导发电机作为能源，可提高战斗力．(4)超导电磁推进系统超导电磁推进系统能产生很大的推力而又比常规动力系统节省能源，它可应用在潜艇上．常规潜艇有其不可克服的缺点，例如潜艇航行时，由于推进器中螺旋桨等转动部分发出噪音，容易被敌方发现目标，采用超导电磁推进系统，是减小潜艇低频杂音的有效措施．超导电磁推进系统是在潜艇内装置一个超导磁体，它在海水中产生很强的磁场，在艇体两

6、侧安装一对电极，使两极间的海水中产生很强的电流．由于磁场和海水中的电流互相作用，海水对艇体产生强大的推力．该系统具有速度快、推进效率高、结构简单、易于维修和噪声小等优点，且消耗能量是常规船舶推进器的一半，从而使我们可以获得高航速、低消耗的舰艇．(5)超导磁悬浮列车超导磁体系统用于火车的动力系统可生产出超导列车，这种列车具有低噪声、高速度、低消耗的特点．其原理是：在列车上装有超导磁体系统，当列车一旦运行时，下面的铁轨在磁体的交变磁场作用下产生涡流，这种涡流产生的磁场与列车上超导磁体的磁场相互作用，产生相斥作用力，可托起列车，

7、当列车被托起后，它的运行阻力将大大减少，这样它的运行速度是普通列车无法比拟的，此外，它的两侧也安装超导磁体，在导轨的侧壁也装上导电板，根据电磁学原理，火车的导向问题也可以解决．导轨侧壁的悬浮线圈和导向线圈均与电力电缆相联．一旦列车从中心偏向任一边，列车所靠近的一侧上的线圈将向车体施加斥力，而与列车间距加大的一侧则向车体施加吸力，从而保证列车在任何时候均在导轨的中心．磁悬浮列车和常规列车比较有许多的优点，随着对磁浮列车的更多研究，人们发现它还具有其他诸多优点，如速度可以达到很高、污染小、爬坡能力强等等．特别是采用了超导型磁悬

8、浮列车，它更有体积小、磁场强、能量消耗小、速度更高等优点，是最为理想的类型，我们知道磁悬浮列车有两种基本悬浮方式：电磁悬浮方式（EML）和电动悬浮方式（EDL）．电磁悬浮方式需要很好的控制系统，而电动悬浮方式不需要控制系统，电动悬浮方式靠自身的运动就可以控制列车的高度，可见，电动悬浮方式是理想的悬浮方式