Exam text content

 

DEE-54010 — Suprajohtavuus sähköverkossa

Tentti 2.10.2014 Risto Mikkonen

 

Oman ohjelmoitavan laskimen käyttö sallittu.

1. / Selitä, mitä ymmärretään I- ja II-lajin suprajohteilla. Selvitä edelleen, mitä ymmärretään
koherenssipituudella, tunkeutumissyvyydellä ja pinning-keskuksella. Meissner-ilmiö on
vain suprajohteille tyypillinen ominaisuus, joka ei selity pelkästään ideaalisella
sähkönjohtavuudella. Miksi?

(2) Suprajohdemagneetti on käämitty halkaisijaltaan 1 mm:n NbrTi/Cu langasta, jolle
Cu:NbTi suhde on 1. Hahmota langan ns. short-sample käyrä sekä magneetin kuormi-
tussuora. Selvitä kuvaa käyttäen, mitä ymmärretään ns. training-ilmiöllä. Hahmota
tilanne 4.2 K:n ja 1.8 K:n lämpötiloissa. Miksi training on vähäisempää solenoidilla kuin
ns. race-track tyyppisellä käämityksellä? Kyseisestä langasta tulisi edelleen valmistaa
energiavarastomagneetti. Vertaile solenoidi- ja toroidityyppisen käämitysten etuja ja
haittoja.

3A) Suprajohtava magneetti on upotettu nesteheliumkylpyyn. Magneetin ulkoiset virtajohti-
met valmistetaan joko kuparista tai messingistä, jolloin virtajohtimien kautta siirtyvä
lämpökuorma nesteheliumiin muodostuu lämmönjohtumisesta ja virtajohtimien sähkö-
virran aiheuttamista Joule-häviöistä. Kommentoi ja perustele virtajohtojen materiaaliva-
lintaa, kun kriteerinä on minimoida niiden aiheuttamat lämpöhäviöt.

30
3B) Mitä ymmärretään jäähdytyksen laatuluvulla ja määritä kyseinen termi heliumin, vedyn
ja typen tapauksessa. Mitä kyseinen suure käytännössä kertoo?

D itä ymmärretään kryogeenisella stabiilisuudella? Mikäli pyritään kryogeenisesti stabii-
liin käämirakenteeseen, mitä se tarkoittaa suprajohtavuuden tuomien etuisuuksien
näkökulmasta? Käytetäänkö kryogeenisesti stabiilia johdinta mielummin MRI-laitteistos-
sa vai CERNin LHC -hiukkaskiihdyttimessä? Miksi?

5.) Tee selkoa

<a) suprajohtavan sähkömagneettisen energiavaraston
eh suprajohtavuutta hyödyntävän virranrajoittimen (ns. resistiivinen tyyppi)

rakenteesta ja sovelluspotentiaalista.
KÄÄNNÄ!

 
 

& Selitä lyhyesti käsitteet

a)
b)
o)
d)
e)
f)

guench-back

suprajohteen kytkentähäviöt
suprajohteen RRR-arvo
suprajohteen n-arvo
persistointi

PIT -menetelmä