Mencegah Keruntuhan Magnet Sebelum Terjadi – Aksele Sederhananya, magnet superkonduktor yang kompleks menggerakkan akselerator partikel, yang bermanfaat bagi banyak bidang ilmu pengetahuan, seperti penelitian material, medis, dan fusi. Selain itu, mereka memungkinkan fisika energi tinggi.
Jenis bahan tertentu yang dapat membawa arus listrik besar tanpa hambatan ketika didinginkan pada suhu tertentu disebut superkonduktor. potensial elektron yang menggerakkan medan magnet.Namun jika suhunya terlalu panas – dan yang dimaksud dengan panas hanya beberapa
Jika bahan disusun dalam kumparan, arus yang melewatinya akan menghasilkan medan magnet yang kuat, sehingga secara efektif menyimpan energi derajat di atas -452 Fahrenheit (4,2 Kelvin), atau suhu helium cair – maka daya tahan listriknya akan kembali pulih secara tiba-tiba dan energi medan magnetnya akan hilang dalam sekejap. ledakan panas yang cepat. premium303
Jenis superkonduktor yang lebih baru, yang dikenal sebagai superkonduktor suhu tinggi (HTS), siap untuk mengantarkan revolusi lain dalam sains dan teknologi. Dibandingkan dengan magnet superkonduktor tradisional, superkonduktor ini dapat menghasilkan medan magnet yang lebih tinggi dan beroperasi pada suhu yang lebih mudah dipertahankan.
Pada material HTS baru, peristiwa pemanasan yang tidak diinginkan ini, yang dikenal sebagai “quenches,” sangat merugikan, karena dapat menghancurkan magnet, merusak komponen di sekitarnya, dan menghabiskan sejumlah besar cairan pendingin berharga yang digunakan untuk mendinginkan magnet. Karena sifat-sifatnya yang kuat, magnet-magnet ini menjadi topik penelitian dan pengembangan yang hangat saat ini, namun melindunginya dari peristiwa-peristiwa yang merusak merupakan rintangan besar dalam penerapannya secara luas. Solusi terbaik adalah merancang magnet HTS yang tidak padam terlebih dahulu.
Hal itulah yang sedang dikerjakan oleh para peneliti di Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab).
Strategi yang dikembangkan oleh Maxim Marchevsky dan Soren Prestemon dari Divisi Teknologi Akselerator & Fisika Terapan (ATAP) adalah untuk menentukan kondisi di mana magnet HTS dapat beroperasi dengan aman tanpa risiko kerusakan magnet akibat penumpukan panas mendadak.
“Hal ini mirip dengan merancang pesawat yang memungkinkan pendaratan yang aman jika terjadi kegagalan mesin, dibandingkan merancang pesawat agar dapat bertahan dari kecelakaan,” kata Prestemon, yang merupakan Wakil Direktur Teknologi Divisi ATAP. Studi mereka baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Sains dan Teknologi Superkonduktor.
Karena magnet HTS dapat mentolerir kepadatan arus listrik yang lebih tinggi dan rentang suhu yang lebih luas sambil tetap bertindak sebagai superkonduktor, magnet ini kurang rentan terhadap pendinginan dibandingkan magnet bersuhu rendah. Namun, mendeteksi pendinginan yang akan datang lebih sulit pada magnet HTS karena sifat superkonduktor mati di kantong material yang sangat kecil. Ini berarti bahwa energi magnet yang sangat besar pada kumparan diubah menjadi panas di area kecil, menyebabkan suhu meningkat dengan cepat hingga ekstrem di lokasi tersebut.
Hilangnya superkonduktivitas biasanya disebabkan oleh arus yang melebihi kapasitas superkonduktor, misalnya karena ketidaksempurnaan struktur material, atau peningkatan panas yang disebabkan oleh kegagalan fungsi sistem pendingin atau dampak pada magnet karena pergerakan cepat yang tidak disengaja. partikel dari akselerator atau reaktor fusi. Apa pun yang terjadi, pemadaman yang diakibatkannya lebih sulit untuk dipantau dan mungkin mencapai point of no return (titik tidak bisa kembali) lebih cepat dibandingkan dengan kemampuan sistem mitigasi yang sudah ada untuk diaktifkan.
Untungnya, penelitian dan pengembangan HTS selama beberapa dekade telah mengungkapkan bahwa bahan-bahan ini dapat mentolerir sedikit penumpukan panas tetapi tetap berada dalam mode superkonduktor. Dengan menggunakan pengetahuan ini, Marchevsky dan Prestemon menyadari bahwa mereka dapat menghitung jendela parameter operasional di mana konduktor HTS akan bekerja tanpa pernah lepas kendali hingga padam.
Karena itu, ada banyak cara yang berbeda untuk mengatasi masalah ini.Kita dapat mencari tanda panas di suatu tempat di magnet, dan jika kita mendeteksinya cukup dini, kita dapat mengalirkan arus dengan aman tanpa benar-benar mematikan magnet tersebut,” kata Marchevsky, staf fisikawan di ATAP.
