व्याख्यान 1.1.3. सुपरकंडक्टर और क्रायोकंडक्टर

27 शुद्ध धातुएँ और एक हजार से अधिक विभिन्न मिश्रधातुएँ और यौगिक हैं जो अतिचालक अवस्था में परिवर्तित हो सकते हैं। इनमें शुद्ध धातु, मिश्रधातु, अंतरधात्विक यौगिक और कुछ ढांकता हुआ पदार्थ शामिल हैं।

जैसे-जैसे तापमान घटता है, धातुओं की विद्युत प्रतिरोधकता कम हो जाती है, और बहुत कम (क्रायोजेनिक) तापमान पर, धातुओं की विद्युत चालकता पूर्ण शून्य तक पहुंच जाती है।

1911 में, जब जमे हुए पारे की एक अंगूठी को 4.2 K के तापमान तक ठंडा किया गया, तो डच वैज्ञानिक जी. कैमरलिंग-ओन्स ने पाया कि अंगूठी का विद्युत प्रतिरोध अचानक बहुत कम हो गया था जिसे मापा नहीं जा सका। विद्युत प्रतिरोध का यह गायब होना, अर्थात्। किसी पदार्थ में अनंत चालकता की उपस्थिति को अतिचालकता कहा जाता था।

वे सामग्रियां जिनमें पर्याप्त रूप से कम तापमान तक ठंडा होने पर अतिचालक अवस्था में परिवर्तित होने की क्षमता होती है, अतिचालक कहलाती हैं। वह क्रांतिक शीतलन तापमान जिस पर किसी पदार्थ का अतिचालक अवस्था में संक्रमण होता है, अतिचालक संक्रमण तापमान या क्रांतिक संक्रमण तापमान Tcr कहलाता है।

अतिचालक अवस्था में संक्रमण प्रतिवर्ती है। जब तापमान Tc तक बढ़ जाता है, तो सामग्री अपनी सामान्य (गैर-संचालन) स्थिति में वापस आ जाती है।

सुपरकंडक्टर्स की ख़ासियत यह है कि एक बार एक सुपरकंडक्टिंग सर्किट में विद्युत प्रवाह प्रेरित हो जाता है, तो यह इस सर्किट के साथ लंबे समय (वर्षों) तक प्रसारित होता रहेगा, इसकी ताकत में उल्लेखनीय कमी नहीं होगी और इसके अलावा, बाहर से ऊर्जा की कोई अतिरिक्त आपूर्ति नहीं होगी। . एक स्थायी चुंबक की तरह, ऐसा सर्किट आसपास के स्थान में एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है।

1933 में, जर्मन भौतिकविदों डब्ल्यू. मीस्नर और आर. ओचसेनफेल्ड ने पाया कि सुपरकंडक्टर्स, सुपरकंडक्टिंग अवस्था में संक्रमण पर, आदर्श डायमैग्नेट बन जाते हैं। इसलिए, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र अतिचालक शरीर में प्रवेश नहीं करता है। यदि किसी पदार्थ का सुपरकंडक्टिंग अवस्था में संक्रमण चुंबकीय क्षेत्र में होता है, तो क्षेत्र सुपरकंडक्टर से "बाहर धकेल दिया जाता है"।

ज्ञात सुपरकंडक्टर्स में बहुत कम महत्वपूर्ण संक्रमण तापमान Tk होता है। इसलिए, सुपरकंडक्टर्स का उपयोग करने वाले उपकरणों को तरल हीलियम शीतलन स्थितियों (सामान्य दबाव पर हीलियम का द्रवीकरण तापमान लगभग 4.2 K) के तहत काम करना चाहिए। इससे सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों के उत्पादन और संचालन की लागत जटिल हो जाती है और बढ़ जाती है।

पारे के अलावा, अतिचालकता अन्य शुद्ध धातुओं (रासायनिक तत्वों) और विभिन्न मिश्र धातुओं और रासायनिक यौगिकों में भी निहित है। हालाँकि, चांदी और तांबे जैसी धातुओं को वर्तमान में प्राप्त न्यूनतम तापमान पर अतिचालक अवस्था में परिवर्तित नहीं किया जा सका।

अतिचालकता की घटना का उपयोग करने की संभावनाएं अतिचालक अवस्था Tk में संक्रमण तापमान के मूल्यों और महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र की ताकत से निर्धारित होती हैं।

सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों को नरम और कठोर में विभाजित किया गया है। नरम सुपरकंडक्टर्स में नाइओबियम, वैनेडियम और टेल्यूरियम के अपवाद के साथ शुद्ध धातुएं शामिल हैं। नरम सुपरकंडक्टर्स का मुख्य नुकसान महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का कम मूल्य है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, नरम सुपरकंडक्टर्स का उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि इन सामग्रियों में सुपरकंडक्टिंग स्थिति कम वर्तमान घनत्व पर कमजोर चुंबकीय क्षेत्रों में पहले से ही गायब हो जाती है।

ठोस सुपरकंडक्टर्स में विकृत क्रिस्टल जाली वाले मिश्र धातु शामिल हैं। वे अपेक्षाकृत उच्च वर्तमान घनत्व और मजबूत चुंबकीय क्षेत्र पर भी अतिचालकता बनाए रखते हैं।

ठोस सुपरकंडक्टर्स के गुणों की खोज हमारी सदी के मध्य में की गई थी, और आज तक उनके अनुसंधान और अनुप्रयोग की समस्या आधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी की सबसे महत्वपूर्ण समस्याओं में से एक है।

ठोस सुपरकंडक्टर्स में कई विशेषताएं होती हैं:

· ठंडा होने पर, सुपरकंडक्टिंग अवस्था में संक्रमण अचानक नहीं होता है, जैसा कि नरम सुपरकंडक्टर्स में होता है, लेकिन एक निश्चित तापमान अंतराल पर होता है;

· कुछ ठोस सुपरकंडक्टर्स में न केवल महत्वपूर्ण संक्रमण तापमान Tk के अपेक्षाकृत उच्च मूल्य हैं, बल्कि महत्वपूर्ण चुंबकीय प्रेरण Bcr के अपेक्षाकृत उच्च मूल्य भी हैं;

· जब चुंबकीय प्रेरण बदलता है, तो अतिचालक और सामान्य के बीच मध्यवर्ती अवस्था देखी जा सकती है;

· जब उनमें प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित की जाती है तो उनमें ऊर्जा नष्ट होने की प्रवृत्ति होती है;

· तकनीकी विनिर्माण स्थितियों, सामग्री की शुद्धता और इसकी क्रिस्टल संरचना की पूर्णता पर अतिचालकता के गुणों की निर्भरता।

उनके तकनीकी गुणों के आधार पर, ठोस सुपरकंडक्टर्स को निम्नलिखित प्रकारों में विभाजित किया गया है:

· अपेक्षाकृत आसानी से विकृत करने योग्य, जिससे तार और टेप बनाए जा सकते हैं [नाइओबियम, नाइओबियम-टाइटेनियम (एनबी-टीआई) मिश्र धातु, वैनेडियम-गैलियम (वी-गा)];

· नाजुकता के कारण विकृत करना मुश्किल है, जिससे पाउडर धातुकर्म विधियों (इंटरमेटेलिक सामग्री जैसे नाइओबियम स्टैनाइड Nb3Sn) का उपयोग करके उत्पाद तैयार किए जाते हैं।

अक्सर, सुपरकंडक्टिंग तारों को तांबे या अन्य धातु के "स्थिर" आवरण से लेपित किया जाता है जो बिजली और गर्मी को अच्छी तरह से संचालित करता है, जिससे तापमान गलती से बढ़ने पर सुपरकंडक्टर की आधार सामग्री को नुकसान से बचना संभव हो जाता है।

कुछ मामलों में, मिश्रित सुपरकंडक्टिंग तारों का उपयोग किया जाता है, जिसमें बड़ी संख्या में पतले फिलामेंटरी सुपरकंडक्टर्स तांबे या अन्य गैर-सुपरकंडक्टिंग सामग्री के विशाल खोल में संलग्न होते हैं।

अतिचालक सामग्रियों की फिल्मों में विशेष गुण होते हैं:

· कुछ मामलों में महत्वपूर्ण संक्रमण तापमान टीसीआर थोक सामग्रियों के टीसीआर से काफी अधिक है;

· सुपरकंडक्टर के माध्यम से पारित सीमित धाराओं के बड़े मूल्य;

· अतिचालक अवस्था में संक्रमण की छोटी तापमान सीमा।

सुपरकंडक्टर्स का उपयोग निम्न बनाने के लिए किया जाता है: उच्च दक्षता वाले छोटे द्रव्यमान और आकार की विद्युत मशीनें और ट्रांसफार्मर; लंबी दूरी पर उच्च शक्ति ऊर्जा संचारित करने के लिए केबल लाइनें; विशेष रूप से कम क्षीणन वाले वेवगाइड; ऊर्जा भंडारण उपकरण और मेमोरी उपकरण; इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के चुंबकीय लेंस; मुद्रित सर्किट प्रेरक।

फिल्म सुपरकंडक्टर्स के आधार पर कई भंडारण उपकरण और स्वचालन और कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के तत्व बनाए गए हैं।

सुपरकंडक्टर्स से बने विद्युत चुम्बकों की वाइंडिंग चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के अधिकतम संभव मान प्राप्त करना संभव बनाती है।

सुपरकंडक्टर्स के विशेष गुण जिनका उपयोग आधुनिक प्रौद्योगिकियों में किया जाता है

सुपरकंडक्टर्स का प्रतिरोध शून्य के करीब होता है, जिसका अर्थ है कि वे बिना थर्मल नुकसान के करंट का संचालन कर सकते हैं यदि वे महत्वपूर्ण से नीचे के तापमान पर, चुंबकीय क्षेत्र में और क्रिटिकल से नीचे की धाराओं में हों।

यदि सुपरकंडक्टर एक निश्चित महत्वपूर्ण मान से नीचे चुंबकीय क्षेत्र में हैं, तो सुपरकंडक्टर एक आदर्श प्रतिचुंबकीय है (चुंबकीय क्षेत्र सुपरकंडक्टर में प्रवेश नहीं करता है)।

यदि किसी सुपरकंडक्टर का आकार रिंग या सिलेंडर जैसा है, तो इसका चुंबकीय क्षण अलग-अलग (चुंबकीय प्रवाह की मात्रा द्वारा) बदलता है।

यदि वर्तमान आवृत्ति महत्वपूर्ण से नीचे है, तो सुपरकंडक्टर की सतह का प्रतिरोध उसी तापमान पर अच्छे कंडक्टरों की तुलना में दसियों और यहां तक ​​कि सैकड़ों गुना कम है।

अतिचालकों के अनुप्रयोग

सुपरकंडक्टर्स के अनुप्रयोग बहुत विविध हैं। उनकी मदद से, आप कम वोल्टेज वाले स्रोत का उपयोग करके बड़ी धाराएं प्राप्त कर सकते हैं। इसी समय, जूल गर्मी के कारण व्यावहारिक रूप से कोई नुकसान नहीं होता है, जिससे मापने वाले उपकरणों में सुपरकंडक्टर का उपयोग करना संभव हो जाता है। इस प्रकार, सुपरकंडक्टर से बने फ्रेम वाले गैल्वेनोमीटर की संवेदनशीलता बहुत अधिक होती है ($\sim (10)^(-12)B$)।

वर्तमान में, आपूर्ति तारों के प्रतिरोध के कारण, बिजली का नुकसान $30-40\%$ तक होता है। यदि सुपरकंडक्टिंग तारों के माध्यम से बिजली संचारित करना संभव हो गया, तो जूल गर्मी का कोई नुकसान नहीं होगा, जो बिजली उत्पादन में एक तिहाई की वृद्धि के बराबर होगा। सुपरकंडक्टर्स के आधार पर, वर्तमान में मौजूद जनरेटर और इलेक्ट्रिक मोटर की तुलना में कहीं अधिक दक्षता वाले जनरेटर और इलेक्ट्रिक मोटर का उत्पादन करना संभव होगा।

उच्च-वर्तमान प्रौद्योगिकियाँ, जो उच्च-शक्ति उपकरणों के लिए अभिप्रेत हैं, विद्युत ऊर्जा उद्योग, उद्योग और परिवहन में उपयोग की जाती हैं। इन उद्योगों में, सुपरकंडक्टिंग प्रौद्योगिकियों से विद्युत उपकरण का निर्माण होता है जो 2-3 गुना हल्का, अधिक पर्यावरण के अनुकूल, अधिक विश्वसनीय और लंबे समय तक सेवा जीवन वाला होता है। यह उम्मीद की जाती है कि विद्युत ऊर्जा उद्योग में पारंपरिक प्रतिरोधक उपकरणों का क्रमिक प्रतिस्थापन सस्ते और अधिक कॉम्पैक्ट सुपरकंडक्टर उपकरणों के साथ किया जाएगा, जो विश्वसनीयता और दक्षता में काफी अधिक है।

नोट 1

एक चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में सुपरकंडक्टिंग से सामान्य स्थिति में बदलने और वापस आने की सुपरकंडक्टर की क्षमता का उपयोग छोटे प्रत्यक्ष धाराओं और वोल्टेज को बढ़ाने के लिए किया जाता है। इस मामले में, एक कमजोर स्थिर संकेत एक सुपरकंडक्टर पर लागू होता है, जो एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र में स्थित होता है। इस मामले में, चुंबकीय क्षेत्र की ताकत ऐसी होती है कि सुपरकंडक्टर की स्थिति वैकल्पिक होती है: सामान्य स्थिति - सुपरकंडक्टिंग स्थिति। यह चुंबकीय क्षेत्र की आवृत्ति के बराबर आवृत्ति के साथ एक प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न करता है। कम क्षीणन के साथ उच्च-गुणवत्ता वाले अनुनादक बनाने के लिए, जिन सुपरकंडक्टर्स में कम क्षीणन होता है, उनका उपयोग अनुनादक दीवारें बनाने के लिए किया जाता है।

नोट 2

सुपरकंडक्टर्स का उपयोग उच्च प्रेरण के साथ चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। इस प्रयोजन के लिए, उच्च क्रांतिक प्रेरकत्व वाले अतिचालक मिश्रधातुओं का उपयोग किया जाता है। इनका उपयोग ट्रांसफार्मर वाइंडिंग के लिए तार बनाने के लिए किया जाता है। ऐसी वाइंडिंग्स में, एक उच्च-घनत्व धारा उत्पन्न होती है, जिसका अर्थ है कि विद्युत चुंबक में बहुत अधिक शक्ति का चुंबकीय क्षेत्र होता है। परिणामी क्षेत्रों का प्रेरण 10 टी तक पहुँच जाता है। पारंपरिक तांबे की वाइंडिंग में, 10 टेस्ला के चुंबकीय क्षेत्र में भारी मात्रा में गर्मी उत्पन्न होती है, जबकि सुपरकंडक्टर्स में कोई शक्ति नष्ट नहीं होती है।

नोट 3

सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड्स की मदद से, सुपरस्ट्रॉन्ग चुंबकीय क्षेत्र बनाए जाते हैं, जिनका उपयोग थर्मोन्यूक्लियर संलयन के दौरान प्लाज्मा को शामिल करने के लिए किया जाता है। चुंबकीय उत्तोलन वाहनों के संचालन के लिए उच्च प्रेरण के चुंबकीय क्षेत्र आवश्यक हैं।

चुंबकीय क्षेत्र द्वारा अतिचालक अवस्था को नष्ट करने का सिद्धांत स्विचिंग उपकरणों (क्रायोट्रॉन) का आधार है। फिल्म क्रायोट्रॉन का आकार बहुत छोटा होता है और स्विचिंग अंतराल छोटा होता है ($(10)^(-9)-(10)^(-10)c\ $)।

अतिचालकता के व्यावहारिक उपयोग में समस्याएँ इस तथ्य में निहित हैं कि बहुत कम तापमान वाले क्षेत्र में काम करना आवश्यक है। कमरे के तापमान के निकट सुपरकंडक्टिंग अवस्था में संक्रमण तापमान वाली सुपरकंडक्टिंग सामग्री खोजने से विज्ञान और प्रौद्योगिकी में ऐसी सामग्रियों के उपयोग के महान अवसर खुलेंगे।

नोट 4

इस दिशा में पहली सफलताएँ मिलीं 1986 में बेडनोर्ज़ और मुलर द्वारा , जिन्होंने पाया कि $La-Ba-Cu-O$ सिरेमिक $35 K$ के तापमान पर एक सुपरकंडक्टर बन जाता है। इस खोज के लिए वैज्ञानिकों को भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया।

अध्ययन किए गए नमूने कई चरणों का मिश्रण थे और उनमें पॉलीक्रिस्टलाइन संरचना थी। उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स के निर्माण पर काम कर रहे अधिकांश वैज्ञानिक ऐसी सामग्रियों को कहते हैं "मिट्टी के पात्र".

सिरेमिक अपनी सामान्य अवस्था में धातु ऑक्साइड होते हैं। इन्हें एकल क्रिस्टल के रूप में प्राप्त करना कठिन होता है। वे वर्तमान में क्रिस्टल (अनाज) के संग्रह के रूप में निर्मित होते हैं जो एक-दूसरे से शिथिल रूप से बंधे होते हैं। सामान्य अवस्था में, इन यौगिकों की प्रतिरोधकता धातुओं की तुलना में काफी अधिक होती है। सिरेमिक के लिए, बढ़ते तापमान ($T>T_k$ पर) के साथ प्रतिरोधकता बढ़ती है। सभी धातु ऑक्साइडों में टेट्रागोनल या ऑर्थोरोम्बिक समरूपता की एक स्तरित संरचना होती है। महत्वपूर्ण तापमान के बराबर तापमान से गुजरने पर, उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स की क्रिस्टल संरचना नहीं बदलती है। सिरेमिक में पारंपरिक सुपरकंडक्टर्स की तरह, सिरेमिक की संरचना (आइसोटोपिक प्रभाव) में शामिल परमाणुओं के द्रव्यमान पर महत्वपूर्ण तापमान की निर्भरता पाई गई। उच्च तापमान वाले कंडक्टरों में, शून्य प्रतिरोधकता की स्थिति में संक्रमण पारंपरिक सुपरकंडक्टर्स की तुलना में व्यापक तापमान सीमा पर होता है। चीनी मिट्टी की चीज़ें में यह देखा जाता है मीस्नर-ओक्सेनफेल्ड प्रभाव . उनके लिए एक महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र है। इन सामग्रियों को टाइप II सुपरकंडक्टर्स के रूप में वर्गीकृत किया गया है। सिरेमिक में चुंबकीय क्षेत्र के प्रवेश की गहराई कम तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स की तुलना में काफी अधिक है।

तो, अस्सी के दशक के अंत में, लगभग 240 K के संक्रमण तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स की खोज की गई।

सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों के अनुप्रयोग के विकास में बाधा डालने वाली दूसरी समस्या एक महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र और महत्वपूर्ण धाराओं की उपस्थिति है। उच्च-वर्तमान उपकरणों को डिजाइन और बनाते समय महत्वपूर्ण क्षेत्र और वर्तमान पर सीमाएं विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं।

उदाहरण 1

व्यायाम:आज, चुंबकीय क्षेत्र को मापने के लिए सबसे सटीक उपकरण एक सुपरकंडक्टिंग क्वांटम इंटरफेरोमीटर है, जिसका उपयोग भूकंप की भविष्यवाणी से लेकर चिकित्सा निदान तक व्यापक क्षेत्रों में किया जाता है। इस उपकरण का संचालन जोसेफसन प्रभाव पर आधारित है। इस उपकरण के संचालन के सिद्धांत की व्याख्या करें।

समाधान:

स्थिर और गैर-स्थिर जोसेफसन प्रभाव हैं। स्थिर प्रभाव का सार यह है कि बाहरी विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में सुपरकंडक्टर्स के बीच एक छोटे से अंतराल के माध्यम से धारा प्रवाहित हो सकती है। इसका मतलब यह है कि कूपर जोड़े, जो एक सुपरकंडक्टर में करंट ले जाते हैं, एक ढांकता हुआ परत के माध्यम से भी एक सुपरकंडक्टर से दूसरे तक सुरंग बना सकते हैं। यदि इसका घनत्व एक निश्चित महत्वपूर्ण मान से अधिक नहीं है, तो टनल करंट वोल्टेज ड्रॉप के बिना अंतराल से गुजरता है। यह धारा चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति के प्रति संवेदनशील है।

यदि सुरंग का वर्तमान घनत्व एक महत्वपूर्ण मान से अधिक है, तो संपर्क पर एक संभावित अंतर दिखाई देता है और एक उच्च-आवृत्ति प्रत्यावर्ती धारा दिखाई देनी चाहिए। या अंतराल के किनारों पर एक निरंतर वोल्टेज लागू किया जाता है। कूपर जोड़े अंतराल के पार एक दिशा में और फिर विपरीत दिशा में आगे बढ़ेंगे। एक प्रत्यावर्ती धारा लागू वोल्टेज के आधार पर आवृत्ति के साथ प्रकट होती है। यह गैर-स्थिर जोसेफसन प्रभाव है। इस प्रभाव में, एक स्थिर विद्युत क्षेत्र एक प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न कर सकता है।

एक छोटा सुपरकंडक्टर सर्किट दो अंतरालों के साथ बनाया जाता है जिसके माध्यम से जोसेफसन जंक्शन बनाए जाते हैं। सर्किट के माध्यम से करंट प्रवाहित किया जाता है। इस प्रकार एक उपकरण प्राप्त होता है - एक क्वांटम इंटरफेरोमीटर। डिवाइस सर्किट में करंट 0 से भिन्न हो सकता है (यह वह स्थिति है जब दो जंक्शनों से बहने वाली धाराएँ परस्पर रद्द हो जाती हैं) से अधिकतम (धाराओं की दिशा समान होती है और परस्पर प्रवर्धित होती हैं) और यह बाहरी चुंबकीय के परिमाण पर निर्भर करता है मैदान। वर्तमान में, सेंसर को जोड़ने वाले सुपरकंडक्टिंग क्वांटम इंटरफेरोमीटर का उपयोग करके, आप मानव मस्तिष्क द्वारा उत्पादित विद्युत चुम्बकीय संकेतों को माप सकते हैं।

उदाहरण 2

व्यायाम:स्व-प्रेरण $L_1\ \ और\ L_2$ के साथ सुपरकंडक्टिंग कॉइल चित्र 1 में सर्किट में शामिल हैं। एक गैल्वेनिक सेल का ईएमएफ $\mathcal E$ के बराबर होता है। कुंडलियों में धाराएँ ज्ञात कीजिए। कुंडलियों के पारस्परिक प्रेरण के गुणांक की उपेक्षा करें।

चित्र 1।

समाधान:

आइए समस्या को हल करने के लिए ओम के नियम को आधार मानें:

जहां $R$ बाहरी प्रतिरोध है, $r$ स्रोत प्रतिरोध है। वर्तमान स्रोत चालू होने से पहले, सुपरकंडक्टिंग सर्किट एबीसीडी के माध्यम से प्रवाह शून्य है। करंट बंद होने के बाद भी यह बना रहेगा, यानी हम लिख सकते हैं कि:

अभिव्यक्ति (2.2) से यह निम्नानुसार है:

\[\frac(I_1)(I_2)=\frac(L_2)(L_1)\left(2.3\right).\] \

समीकरण (2.3) और (2.4) से यह पता चलता है कि:

उत्तर: $I_1=\frac(IL_2)(L_1+L_2),\ I_2=\frac(IL_1)(L_1+L_2)$, जहां $I=\frac((\mathcal E))(R+r). $

चित्र 12. एकाधिक टीएमई

चित्र 13. अंतिम ड्रा पर महत्वपूर्ण वर्तमान घनत्व की निर्भरता

पांचवें कारक - अंतिम विरूपण - का प्रभाव चित्र 13 में दिखाया गया है। व्यावसायिक रूप से उत्पादित सुपरकंडक्टर्स में, महत्वपूर्ण वर्तमान घनत्व अंतिम ड्राइंग में वृद्धि के साथ बढ़ता है जब तक कि माइक्रोस्ट्रक्चर शोधन के लाभ (पिनिंग मापदंडों से बेहतर मिलान के लिए) फाइबर के "सॉसेज" के विकास से दब नहीं जाते हैं।

(आमतौर पर ε = ln μ > 5 के साथ उच्च गुणवत्ता वाले कंपोजिट में)। इन कारकों के अधिकतम अनुकूलन में महत्वपूर्ण वर्तमान घनत्व को बढ़ाना और तकनीकी एनबी-टीआई सुपरकंडक्टर्स की विशेषताओं की स्थिरता सुनिश्चित करना शामिल है।

5. तकनीकी सुपरकंडक्टर्स के उत्पादन के लिए एनबी-टीआई मिश्र धातुओं के लिए आवश्यकताएँ

उपरोक्त को ध्यान में रखते हुए, यह स्पष्ट है कि, सबसे पहले, तकनीकी सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों की गुणवत्ता मूल एनबी-टीआई सुपरकंडक्टिंग मिश्र धातु की गुणवत्ता पर निर्भर करती है, अर्थात, इसकी रासायनिक संरचना, एकरूपता और लचीलापन पर। यदि हम Nb-Ti मिश्र धातु को नाइओबियम के साथ मिलाए गए टाइटेनियम-आधारित मिश्र धातु के रूप में मानते हैं (चित्र 13 देखें), तो Nb जोड़ने से टाइटेनियम β→α के बहुरूपी परिवर्तन का तापमान कम हो जाता है, और, इसलिए, की स्थिरता बढ़ जाती है β चरण.

विशिष्टताओं में नियंत्रित अशुद्धियाँ, बहुरूपी परिवर्तन पर उनके प्रभाव के दृष्टिकोण से, या तो α-चरण या β-चरण के स्टेबलाइज़र हैं। चित्र में. चित्र 14 बहुरूपी परिवर्तन पर उनके प्रभाव के अनुसार टाइटेनियम मिश्र धातुओं में मिश्रधातु तत्वों को वर्गीकृत करने वाला एक सामान्यीकृत ग्राफ प्रस्तुत करता है। नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, कार्बन और एल्युमीनियम की अशुद्धियाँ α-चरण के स्टेबलाइज़र हैं, यानी वे बहुरूपी परिवर्तन के तापमान को बढ़ाते हैं, α-अवक्षेपों के गठन और वृद्धि को बढ़ावा देते हैं और उनके विघटन को रोकते हैं। α-स्टेबलाइजर्स संभावित रूप से मिश्र धातुओं में महत्वपूर्ण वर्तमान घनत्व को बढ़ाते हैं, लेकिन, दुर्भाग्य से, तारों की विनिर्माण क्षमता को तेजी से कम करते हैं। कठोरता और महत्वपूर्ण वर्तमान घनत्व में वृद्धि के लिए ऑक्सीजन अन्य सभी अशुद्धियों की तुलना में अधिक मजबूती से योगदान करती है, इसके बाद नाइट्रोजन और कार्बन का स्थान आता है। विनिर्देशों में ओ, सी, एन अशुद्धियों की अधिकतम सामग्री α-चरण स्टेबलाइजर्स की भूमिका से संबंधित नहीं है, लेकिन बड़े पैमाने पर तारों की लचीलापन बढ़ाने की इच्छा के कारण होती है।

चित्र 14. टाइटेनियम मिश्र धातुओं के चरण आरेखों का वर्गीकरण

लोहा, निकल, क्रोमियम, सिलिकॉन, तांबा और टैंटलम की अशुद्धियाँ β चरण के स्टेबलाइज़र हैं, क्योंकि वे एलोट्रोपिक परिवर्तन के तापमान को कम करते हैं। हालाँकि, चूंकि औद्योगिक मिश्र धातुओं में इन अशुद्धियों की मात्रा कम है, इसलिए चरण अपघटन पर उनका कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है। कई अध्ययनों के नतीजे बताते हैं कि टा सामग्री में 0.25 wt तक की वृद्धि हुई है। % और यहां तक ​​कि 2 wt तक. % महत्वपूर्ण वर्तमान घनत्व या विनिर्माण क्षमता को प्रभावित नहीं करता है, लेकिन टैंटलम से मिश्र धातु को साफ करने की आवश्यकता के अभाव के कारण मिश्र धातु की लागत कम कर देता है। लौह (अल, Cu) की मात्रा को 0.05 wt.% तक बढ़ाने से मिश्र धातु की विनिर्माण क्षमता या अतिचालक विशेषताओं में कोई कमी नहीं आती है। 9 टेस्ला से ऊपर के क्षेत्रों में तारों के महत्वपूर्ण वर्तमान घनत्व पर Fe का लाभकारी प्रभाव भी नोट किया गया।

उच्च-गुणवत्ता वाले तार प्राप्त करने के लिए एक आवश्यक शर्त मिश्र धातु की उच्च यांत्रिक विशेषताएं और सबसे पहले, इसकी लचीलापन है। सामग्री की लचीलेपन में वृद्धि एनबी-टीआई वर्कपीस को असेंबली में रखने से पहले पिंड के प्रारंभिक विरूपण के बाद पुन: क्रिस्टलीकरण एनीलिंग के माध्यम से प्राप्त की जा सकती है। इस प्रक्रिया का उद्देश्य Nb-Ti वर्कपीस में एक समान बारीक दाने वाली संरचना बनाना है।

6. मिश्रित कंबलों को जोड़ने की विधि

मिश्रित वर्कपीस को असेंबल करने की ज्ञात विधियों में सिंगल, डबल और ट्रिपल असेंबली शामिल हैं। कंडक्टर के निर्माण की इच्छित विधि के बावजूद, पहले मल्टी-फाइबर मिश्रित प्रीफॉर्म को या तो बाईमेटैलिक Cu/NbTi (या ट्राइमेटेलिक Cu/Nb/NbTi) तत्वों से, या तांबे की ट्यूबों और नाइओबियम-टाइटेनियम छड़ों से अलग से इकट्ठा किया जाता है। द्विधातु (त्रिधातु) तत्व और तांबे की ट्यूब गोल या हेक्सागोनल क्रॉस-सेक्शन के हो सकते हैं, हालांकि, हेक्सागोनल तत्वों को प्राथमिकता दी जाती है, क्योंकि गोल तत्वों की असेंबली आमतौर पर महत्वपूर्ण मात्रा में अवांछित रिक्तियां पेश करती है। अतिरिक्त रिक्तियों से असेंबली की ज्यामिति में विकृति आ सकती है और यहां तक ​​कि आइसोस्टैटिक दबाव (संपीड़न) के दौरान इसके खोल का विनाश भी हो सकता है। एक दूसरे के सापेक्ष तत्वों के समूहों के विस्थापन के कारण होने वाली असेंबली विकृति गोल तत्वों के लिए विशिष्ट है। गोलाकार प्रोफ़ाइल तत्वों के साथ असेंबली से बने कंडक्टरों के क्रॉस-सेक्शन के दृश्य कई क्षेत्रों को प्रकट करते हैं जिनमें फाइबर के ज्यामितीय क्रम और प्रोफ़ाइल बाधित होते हैं। हेक्सागोनल तत्व प्रभावी ढंग से बंद हो जाते हैं और एक अखंड द्रव्यमान बनाते हैं, जिसके संपीड़न से तंतुओं का उनके स्थान से सक्रिय विस्थापन नहीं होता है।

चित्र 15. समग्र वर्कपीस का संयोजन

चित्र 16. आईटीईआर (ए) के विभिन्न पोलोइडल वाइंडिंग के लिए एनबी-टीआई आधारित सुपरकंडक्टर्स, टोमोग्राफ (बी) के लिए एसकेएनटी 0.82-42-0.25

संपीड़न के कारण बड़ी संख्या में रिक्तियों की भरपाई करते समय, किसी को वर्कपीस के प्रारंभिक आकार को कम करने की संभावना को ध्यान में रखना चाहिए और, परिणामस्वरूप, ड्राइंग के दौरान समग्र ड्रा को कम करना, जो बदले में, प्राप्त करने की अनुमति नहीं देगा। आवश्यक तार व्यास के लिए फाइबर व्यास की गणना की गई। वृत्ताकार तत्वों के बीच रिक्त स्थान को भरने से तांबे और सुपरकंडक्टर का परिकलित अनुपात बदल जाएगा।

इस प्रकार, किसी भी बहुलता के मिश्रित वर्कपीस को इकट्ठा करते समय, हेक्सागोनल क्रॉस-सेक्शन तत्वों का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। एकल असेंबली सबसे किफायती तरीके से उच्च गुणवत्ता वाले सुपरकंडक्टर्स का उत्पादन करना संभव बनाती है (चित्र 15)।

द्विधात्विक (त्रिधात्विक) हेक्सागोनल छड़ों की एक असेंबली का उपयोग करके, कई से लेकर कई दसियों हज़ार (छवि 16) तक कई फाइबर के साथ कंडक्टर का निर्माण करना संभव है। यदि बड़ी संख्या में नाइओबियम-टाइटेनियम के साथ तारों का निर्माण करना आवश्यक है फाइबर, डबल और ट्रिपल असेंबली का उपयोग किया जाता है। इन तरीकों का एक महत्वपूर्ण नुकसान एकल असेंबली से प्राप्त तारों की तुलना में तारों की उच्च लागत और कम गुणवत्ता है।

7. सुपरकंडक्टर का अनुप्रयोग

अतिचालकता की खोज के बाद से, भौतिकविदों और इंजीनियरों के प्रयासों का उद्देश्य इस अद्भुत घटना के लिए विभिन्न तकनीकी अनुप्रयोगों को खोजना है। पिछली शताब्दी के साठ के दशक तक, सुपरकंडक्टर्स और सुपरकंडक्टिविटी केवल भौतिक अनुसंधान की वस्तुएं थीं। सुपरकंडक्टर्स के व्यावहारिक उपयोग की समस्या विज्ञान कथा के दायरे से संबंधित थी। प्रौद्योगिकी के लिए सुपरकंडक्टिंग चुंबकीय प्रणालियों के उपयोग से जो विशाल अवसर खुलते हैं, वे लगातार बढ़ती मात्रा में अनुसंधान को प्रोत्साहित करते हैं।

हालाँकि, निम्न-तापमान प्रौद्योगिकी के विकास के बाद ही, सैद्धांतिक कार्यों की उपस्थिति जिसने सुपरकंडक्टिंग स्थिति की प्रकृति को समझाया, और निश्चित रूप से, उच्च महत्वपूर्ण गुणों के साथ सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों के निर्माण के बाद, सुपरकंडक्टिविटी व्यावहारिक पथ में प्रवेश करना शुरू कर दिया आवेदन पत्र। विज्ञान और प्रौद्योगिकी की कुछ शाखाओं के लिए, सुपरकंडक्टर्स का उपयोग उपकरणों की विशेषताओं में सुधार करना संभव बनाता है; दूसरों के लिए, यह एकमात्र स्वीकार्य समाधान है, उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष और परिवहन वाहनों, थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टरों और एमएचडी जनरेटर में। सुपरकंडक्टर्स के अनुप्रयोग के महत्वपूर्ण क्षेत्र विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में लंबी दूरी पर बिजली संचारित करते समय उच्च-ऊर्जा भौतिकी, प्लाज्मा, थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं, एमएचडी जनरेटर में उनका उपयोग हो सकते हैं।

नूह, मापने और कंप्यूटिंग उपकरण, विशेष रूप से चिकित्सा निदान के लिए। सुपरकंडक्टर्स के उपयोग के उदाहरणों को तीन समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

मजबूत चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करने के लिए; बिजली केबलों के लिए; इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए.

7.1. उच्च-वर्तमान सुपरकंडक्टर्स का अनुप्रयोग

में मूल रूप से, सुपरकंडक्टर्स के दो अद्वितीय गुण उनके उच्च-वर्तमान अनुप्रयोगों को रेखांकित करते हैं:

तापमान, चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण और विद्युत प्रवाह घनत्व के महत्वपूर्ण मूल्यों के नीचे मूल्यों की सीमा में, सुपरकंडक्टर्स में शून्य प्रतिरोध होता है और कंडक्टर के हीटिंग के कारण नुकसान के बिना वर्तमान ले जाने में सक्षम होते हैं;

तथाकथित मीस्नर क्षेत्र के नीचे चुंबकीय क्षेत्र मूल्यों पर, सुपरकंडक्टर्स में आदर्श प्रतिचुंबकत्व होता है।

उच्च शक्ति और संग्रहीत ऊर्जा वाले उपकरण बनाने के लिए उच्च-वर्तमान प्रौद्योगिकियों का विकास किया जा रहा है। उच्च-वर्तमान सुपरकंडक्टर्स का उपयोग, सबसे पहले, उच्च चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए किया जाता है, क्योंकि सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड में पहले से ही बनाए गए क्षेत्र को बनाए रखने के लिए किसी विद्युत शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है। ऊर्जा नष्ट नहीं होती और आवश्यकता पड़ने पर दोबारा उपयोग में लाई जा सकती है। इस सिद्धांत का प्रयोग किया जाता है

और ऊर्जा भंडारण उपकरण बनाते समय।

कॉपर सोलनॉइड्स में मजबूती की समस्या होती है। 100 टेस्ला के प्रेरण वाले क्षेत्र में, चुंबकीय बल गोली चलाने पर बंदूक के मुंह में लगने वाले बल के बराबर होते हैं! इसलिए, उच्च शक्ति वाले तांबे मिश्र धातुओं से बनी एक मजबूत वाइंडिंग की आवश्यकता होती है। एक अन्य समस्या उच्च रेफ्रिजरेंट खपत है।

सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड्स इन समस्याओं का समाधान करते हैं क्योंकि वे हल्के और आकार में छोटे होते हैं - उन्हें कम शीतलक खपत की आवश्यकता होती है। तुलना के लिए, 10-15 टी के चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के साथ, एक सुपरकंडक्टिंग चुंबक का वजन केवल कुछ दस किलोग्राम होता है, कई वर्ग मीटर का क्षेत्र घेरता है और प्रति दिन लगभग 10 लीटर तरल पदार्थ की खपत करता है। और यह कई दसियों टन और हजारों किलोवाट बिजली के बजाय है जो एक गैर-सुपरकंडक्टिंग चुंबक के लिए आवश्यक होगी।

स्वाभाविक रूप से, अतिचालकता के अनुप्रयोग का पहला क्षेत्र ठोस अवस्था भौतिकी और उच्च ऊर्जा भौतिकी था। चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग भौतिकी के लगभग सभी क्षेत्रों में किया जाता है।

ठोस पदार्थों का अध्ययन करते समय सुपरमैग्नेट की आवश्यकता होती है, जो छोटी मात्रा में एक मजबूत और बहुत समान चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं। एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र नमूने के माध्यम से उड़ने वाले इलेक्ट्रॉनों के प्रक्षेप पथ को तेजी से बदल देता है। इस गति के कंपन की आवृत्ति को मापने से इलेक्ट्रॉनों के प्रभावी द्रव्यमान, दो टकरावों के बीच मुक्त पथ और कणों की एकाग्रता को निर्धारित करना संभव हो जाता है। सचेत रूप से इलेक्ट्रॉन प्रकीर्णन केंद्रों का परिचय देना और इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली पर इन केंद्रों के प्रभाव का अध्ययन करना भी संभव हो जाता है।

उच्च ऊर्जा भौतिकी -यह न केवल चुंबकीय त्वरक प्रणालियों का निर्माण है, बल्कि बीम के परिवहन और अलग करने के लिए चैनल और विभिन्न पहचान प्रणालियों का भी निर्माण है। त्वरक से निकलने वाले कण किरणों को नियंत्रित करने के लिए सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट द्वारा बनाए गए मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों की भी आवश्यकता होती है।

आधुनिक त्वरक, जो कणों (दसियों और सैकड़ों गीगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट) को उच्च ऊर्जा प्रदान करते हैं, बड़े छल्ले के रूप में होते हैं और सेक्टर मैग्नेट से बने होते हैं। त्वरक बहुत जटिल और महंगी संरचनाएँ हैं। हमारे देश में, सबसे बड़ा प्रोटॉन त्वरक सर्पुखोव के पास बनाया गया था, जिसका व्यास 0.5 किमी है, इसकी लंबाई 1.5 किमी है, इसमें 20 हजार टन वजन वाले 120 विशाल ब्लॉक हैं और यह 76 GeV तक ऊर्जा प्राप्त करने में सक्षम है। (नाइओबियम-टाइटेनियम मिश्र धातु NT-50 पर आधारित छोटे त्वरक डबना में संचालित होते हैं।)

हाइपरॉन-1 इंस्टालेशन अल्प जीवनकाल वाले कणों का अध्ययन करने के लिए बनाया गया था; कार्य क्षेत्र का व्यास 1 मीटर है, चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण 5 टेस्ला तक पहुंचता है। नाइओबियम-टाइटेनियम मिश्र धातु एनटी -50 पर आधारित सुपरकंडक्टर्स की वाइंडिंग का वजन 8 टन है, इसकी क्रायोजेनिक स्थापना ऊर्जा का केवल सौवां हिस्सा खपत करती है जो एक समान गैर-सुपरकंडक्टिंग चुंबक सामान्य उपयोग में उपभोग करेगा।

लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (एलएचसी) के लिए मैग्नेट का निर्माण वर्तमान में सुपरकंडक्टर्स का सबसे बड़ा उपयोग है, क्योंकि इसके लिए ~1400 टन कंडक्टर के उत्पादन की आवश्यकता होगी, जिसमें से ~400 टन एनबी-टीआई हैं।

मिश्रधातु. 12 माइक्रोन के फाइबर व्यास के साथ 1.065 मिमी व्यास वाले प्रायोगिक तारों का निर्माण एलएचसी - लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर अनुसंधान कार्यक्रम के हिस्से के रूप में किया गया था, जो सुपरफ्लुइड हीलियम (1.9 K) के तापमान पर काम करेगा।

आईटीईआर, टोकामाकी। सुपरकंडक्टर्स के लिए ऊर्जा अनुप्रयोग का एक महत्वपूर्ण और आशाजनक क्षेत्र है। ऊर्जा की खपत लगातार बढ़ रही है, और प्राकृतिक ईंधन - तेल, गैस, कोयला - की सीमित उपलब्धता को देखते हुए नए ऊर्जा स्रोतों का सवाल उठता है, जिनमें से एक थर्मोन्यूक्लियर संलयन हो सकता है। थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट भाप इंजन और कंप्यूटर के आविष्कार के बराबर एक क्रांति है। बिना किसी अपवाद के, सभी गंभीर विशेषज्ञों का मानना ​​है कि केवल थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा का उपयोग ही सभ्यता की ऊर्जा समस्याओं का समाधान कर सकता है। गैस और कोयले के विपरीत, यह समाप्त होने योग्य नहीं है, और परमाणु ऊर्जा के विपरीत, यह सुरक्षित है। गैर-पारंपरिक स्रोतों के विपरीत, यह औद्योगिक विकास के लिए प्रभावी है।

थर्मोन्यूक्लियर संलयन का उपयोग करते समय सबसे अधिक दबाव वाली और महत्वपूर्ण समस्याओं में से एक नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया का कार्यान्वयन है। इस समस्या का सफल समाधान मानवता को ऊर्जा के अटूट स्रोतों का वादा करता है। थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर के संचालन का सिद्धांत एक पारंपरिक परमाणु रिएक्टर के साथ बहुत आम है (चित्र 16 देखें)। अंतर यह है कि थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया हल्के नाभिकों के भारी नाभिकों में संश्लेषण (संयोजन) की प्रतिक्रिया है, न कि उनके विखंडन की। : उदाहरण के लिए, ड्यूटेरियम - भारी हाइड्रोजन के नाभिक से हीलियम नाभिक का संश्लेषण। 1 लीटर पानी में मौजूद ड्यूटेरियम से उतनी ही ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है जितनी 350 लीटर गैसोलीन के दहन से प्राप्त की जा सकती है।

यह संश्लेषण हाइड्रोजन बम के विस्फोट के दौरान किया गया था, लेकिन यह प्रतिक्रिया अनियंत्रित है। नियंत्रित संलयन करने के लिए प्रकाश परमाणुओं के नाभिकों को इतनी गति से तेज करना आवश्यक है कि टकराव के दौरान वे अलग न हो जाएं। ऐसा करने के लिए, आपके पास बहुत अधिक तापमान होना चाहिए - लाखों डिग्री। जब कोई पदार्थ प्लाज्मा अवस्था में होता है, तो परमाणु अपने इलेक्ट्रॉन कोश खो देते हैं और धनात्मक आवेशित कणों का एक उबलता हुआ मिश्रण बनता है। ऐसे प्लाज्मा को केवल चुंबकीय क्षेत्र द्वारा ही समाहित किया जा सकता है। ये क्षेत्र इतने मजबूत हैं कि इन्हें केवल सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट का उपयोग करके ही बनाया जा सकता है। टोकामक प्रकार की स्थापनाओं पर

प्लाज्मा को 80 मिलियन डिग्री के तापमान पर 1015 कणों प्रति 1 सेमी3 तक के उच्च घनत्व पर सीमित करने में सफलता मिली (चित्र 18)।

चित्र 17. थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व

चित्र 18. टोकामक के क्रॉस सेक्शन में टोरॉयडल चुंबकीय क्षेत्र का वितरण: 1 - कार्य कक्ष की दीवार; 2 - घुमावदार; 3-प्लाज्मा

टोरस के अंदर की वाइंडिंग पर चुंबकीय प्रेरण अपने उच्चतम मूल्य तक पहुंचता है, क्योंकि यहां वर्तमान घनत्व (प्रति इकाई क्षेत्र में घुमावों की संख्या) अधिकतम है। वाइंडिंग्स के अंदर, क्षेत्र अपेक्षाकृत धीरे-धीरे बदलता है (नियम 1/आर के अनुसार), और बाहर यह तेजी से गिरता है।

इसके संचालन सिद्धांत के संदर्भ में, टोकामक की तुलना एक बड़े ट्रांसफार्मर से की जा सकती है। इसकी प्राथमिक वाइंडिंग को नेटवर्क से बिजली की आपूर्ति की जाती है। द्वितीयक वाइंडिंग हाइड्रोजन या उसके भारी समस्थानिकों से भरा एक बंद टोरॉयडल निर्वात कक्ष है। जब प्राथमिक वाइंडिंग के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित की जाती है, तो कक्ष में एक भंवर क्षेत्र दिखाई देता है, जो कार्यशील गैस को आयनित करता है। इस गैस में प्रेरित एक मजबूत धारा (सैकड़ों हजारों एम्पीयर), एक कंडक्टर की तरह, प्लाज्मा बनाती है और इसे उच्च तापमान तक गर्म करती है। द्वितीयक धारा का प्रबल चुंबकीय क्षेत्र और

एक बार, नैनोटेक्नोलॉजी पर सामग्री की खोज करते समय, मुझे पता चला कि निज़नी नोवगोरोड स्टेट यूनिवर्सिटी के "नैनोस्ट्रक्चर और नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स के भौतिकी" विभाग के छात्रों के नाम पर रखा गया था। एन.आई.लोबचेव्स्की अतिचालकता जैसी घटना में लगे हुए हैं। मुझे इस बात में दिलचस्पी हो गई कि साधारण कंडक्टरों की तुलना में सुपरकंडक्टर्स के क्या फायदे हैं और रोजमर्रा की जिंदगी में उनका उपयोग क्यों नहीं किया जाता है।

कार्य का लक्ष्य -वर्तमान और भविष्य में अतिचालकता के उपयोग की संभावनाओं की पहचान करना।

कार्य:

1) अतिचालकता की खोज के इतिहास से परिचित हों;

2) अतिचालकता के मुख्य प्रकारों का अध्ययन करें;

3) आधुनिक दुनिया और भविष्य में संयुक्त उद्यमों की घटना का उपयोग करने के लिए व्यावहारिक महत्व और संभावनाओं की पहचान करें;

4) कमरे की अतिचालकता के विकास में नैनो टेक्नोलॉजी की भूमिका पर विचार करें।

तरीके:

1) अनुभवजन्य: ए)साहित्यिक स्रोतों का अध्ययन; बी)आत्म सम्मान।

2) सैद्धांतिक: ए)विवरण; बी)सामान्यीकरण.

अध्ययन का उद्देश्य -अतिचालक.

अध्ययन का विषय- सुपरकंडक्टर्स का उपयोग.

परिकल्पना- सुपरकंडक्टर्स के अनुप्रयोगों की सीमा अत्यंत विस्तृत है।

I. अतिचालकता की खोज का इतिहास।

आज, सुपरकंडक्टिविटी भौतिकी के सबसे अधिक अध्ययन किए जाने वाले क्षेत्रों में से एक है, एक ऐसी घटना जो इंजीनियरिंग अभ्यास के लिए गंभीर संभावनाएं खोलती है। अतिचालकता क्या है? इस अवधारणा का अर्थ क्या है?

अतिचालकता एक क्वांटम घटना है जिसमें किसी पदार्थ में विद्युत धारा का प्रवाह ऊर्जा अपव्यय के बिना होता है। जब सुपरकंडक्टर को एक निश्चित तापमान से नीचे ठंडा किया जाता है, तो विद्युत प्रतिरोध में शून्य तक की गिरावट की विशेषता होती है, जिसे सुपरकंडक्टिंग संक्रमण तापमान (टीसी) कहा जाता है और प्रत्येक विशिष्ट सामग्री के लिए निर्धारित किया जाता है।

एक अन्य प्रमुख पैरामीटर महत्वपूर्ण वर्तमान घनत्व (जेसी, सुपरकंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन द्वारा विभाजित वर्तमान) है। यह मान सुपरकंडक्टर में विद्युत प्रवाह घनत्व के मूल्य से मेल खाता है, जिसके ऊपर नमूना अपनी सामान्य गैर-सुपरकंडक्टिंग स्थिति में वापस आ जाता है।

तीसरा महत्वपूर्ण पैरामीटर लागू चुंबकीय क्षेत्र (बीसी) का परिमाण है, जिसके ऊपर सुपरकंडक्टर का विद्युत प्रतिरोध बहाल हो जाता है और यह फिर से गैर-सुपरकंडक्टिंग बन जाता है।

अतिचालकता के क्षेत्र में खोजों के इतिहास का अध्ययन करने के बाद, मैंने सामग्री को एक तालिका के रूप में सारांशित किया (परिशिष्ट 1 देखें)।

द्वितीय. सुपरकंडक्टर्स के प्रकार और उनके गुण।

1. अतिचालक अवस्था में संक्रमण के तापमान के अनुसार

ए) कम तापमान (77 K से नीचे Tc)।

कम तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स में, इलेक्ट्रॉन फोनन के माध्यम से बातचीत करते हैं - सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों के थर्मल कंपन का क्वांटा जो धातु के क्रिस्टल जाली बनाते हैं। इसकी विकृति, जो एक इलेक्ट्रॉन के पारित होने के दौरान होती है, कुछ माइक्रोसेकंड के बाद उसके साथी को प्रभावित करती है। इस प्रकार, जब फोनन उत्सर्जित और अवशोषित होते हैं, तो इलेक्ट्रॉनों के बीच एक कमजोर पारस्परिक आकर्षण उत्पन्न होता है।

बी) उच्च तापमान (77 से 135 K तक Tc)।

वर्तमान में ज्ञात सभी उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स ऑक्साइड हैं, जिनमें से अधिकांश में तांबा होता है, लेकिन तांबे के बिना भी यौगिक होते हैं। ऑक्साइड उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स में ऑक्सीजन सबलैटिस की स्थिति का विशेष महत्व है, अर्थात। क्रिस्टल संरचना में ऑक्सीजन परमाणुओं की सांद्रता, संरचनात्मक स्थिति और गतिशीलता। यह इस तथ्य के कारण है कि ऑक्साइड सुपरकंडक्टर्स में ऑक्सीजन उच्च तापमान सुपरकंडक्टिविटी की प्रकृति को समझने और उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों के गुणों की अस्थिरता को समझाने दोनों से जुड़ा हुआ है।

बी) इनडोर (293 के)।

अलग-अलग ग्रेफाइट अनाज पानी से उपचारित करने और ओवन में पकाने के बाद कमरे के तापमान पर अतिचालक गुण प्रदर्शित कर सकते हैं, जिससे पता चलता है कि व्यवहार में सामान्य परिस्थितियों में अतिचालकता प्राप्त की जा सकती है। लेकिन अभी तक इस क्षेत्र में बहुत कम खोजें हुई हैं।

2. चुंबकीय गुणों द्वारा: (परिशिष्ट 2 देखें)

ए) टाइप I सुपरकंडक्टर्स।

संक्रमण धातुओं को छोड़कर सभी शुद्ध धातुएँ प्रकार I सुपरकंडक्टर्स हैं। टाइप I सुपरकंडक्टर्स को सुपरकंडक्टिंग स्थिति में अचानक संक्रमण और एक महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र की ताकत की उपस्थिति की विशेषता होती है, जिस पर यह संक्रमण देखा जाता है। उनके क्रांतिक तापमान और क्रांतिक चुंबकीय क्षेत्र शक्ति का मान छोटा है, जो उनके व्यावहारिक उपयोग को जटिल बनाता है। टाइप I सुपरकंडक्टर्स की विशेषता मीस्नर प्रभाव है।

बी) टाइप II सुपरकंडक्टर्स।

सभी इंटरमेटेलिक यौगिकों और मिश्र धातुओं को टाइप II सुपरकंडक्टर्स के रूप में वर्गीकृत किया गया है। वे एक निश्चित तापमान सीमा में अतिचालक अवस्था में चले जाते हैं। उनका क्रांतिक तापमान और तनाव मान कम होता है। ऐसे सुपरकंडक्टर्स में, धाराएँ नमूने की सतह पर विस्थापित नहीं होती हैं, बल्कि बेलनाकार चैनल बनाती हैं जो पूरे आयतन में प्रवेश करती हैं। चैनल के केंद्र में कोई कूपर जोड़े नहीं हैं, और कोई अतिचालकता नहीं है। जैसे-जैसे चुंबकीय क्षेत्र बढ़ता है, तंतु फैलते हैं और एक-दूसरे के करीब आते हैं और अतिचालक अवस्था नष्ट हो जाती है। पर्याप्त रूप से मजबूत चुंबकीय क्षेत्र जिसे ये सुपरकंडक्टर्स झेल सकते हैं, उन्हें एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए विभिन्न प्रकार के उपकरणों में उपयोग करने की अनुमति देता है।

हालाँकि, पदार्थों का उनके अतिचालक गुणों के अनुसार दो प्रकारों में विभाजन पूर्ण नहीं है। किसी भी प्रकार I सुपरकंडक्टर को टाइप II सुपरकंडक्टर में परिवर्तित किया जा सकता है यदि इसमें क्रिस्टल जाली दोषों की पर्याप्त सांद्रता बनाई जाती है।

3. सामान्य गुणों के अनुसार:

ए) कार्बनिक सुपरकंडक्टर्स (टीसी = 11.5 के)।

बी) टाइप ए-15 यौगिक, जो शास्त्रीय निम्न-तापमान सुपरकंडक्टर्स (टीसी = 23.2 के) हैं।

बी) चुंबकीय सुपरकंडक्टर्स या शेवरल चरण, फेरोमैग्नेटिक और एंटीफेरोमैग्नेटिक सुपरकंडक्टर्स (टीसी = 15 के और बीसी2 (या बल्कि फ़ील्ड) = 60 टी) का संयोजन।

डी) भारी फर्मियन (टीसी=18के) लौहचुंबकत्व और प्रतिलौहचुंबकत्व के साथ अतिचालकता के सह-अस्तित्व को प्रदर्शित करते हैं।

ई) तांबे के बिना ऑक्साइड सुपरकंडक्टर्स उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स (टीसी = 31 के) के अग्रदूत हैं, एक पेरोव्स्काइट ढांकता हुआ के एकल क्रिस्टल - टंगस्टन ऑक्साइड को सोडियम (91 के) के साथ डोप किया जाता है।

ई) ऑक्सीपनिक्टाइड्स - तांबे के बिना दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड संरचनाएं, (टीसी=55के); एचटीएससी की तरह, उनके पास एक स्तरित क्रिस्टल संरचना और संबंधित FeAs संवाहक विमान हैं।

जी) पाइरोक्लोर ऑक्साइड, टाइटेनियम, टैंटलम और नाइओबियम (टीसी = 9.6 के) युक्त खनिजों के एक समूह का प्रतिनिधित्व करते हैं।

एच) रूथेनोक्यूप्रेट्स एचटीएससी के निकटतम संरचनात्मक रिश्तेदार हैं, जिसमें सुपरकंडक्टिविटी फेरोमैग्नेटिज्म (टीसी = 50 के) के साथ सह-अस्तित्व में है।

I) उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स - सुपरकंडक्टिंग कप्रेट, जिसमें CuO2 विमानों (Tc = 166 ± 1.5 K) के साथ सुपरकंडक्टिविटी होती है।

के) दुर्लभ पृथ्वी बोरोकार्बाइड्स (टीसी = 23 के)।

एल) सिलिकॉन सुपरकंडक्टर्स (उच्च अतिरिक्त दबाव पर टीसी = 14 के)।

एम) चाल्कोजेनाइड्स - सल्फर और सेलेनियम पर आधारित संरचनाएं (टीसी = 4.15 के)।

एच) कार्बन सुपरकंडक्टर्स - फुलरीन संरचनाएं (टीसी = 40 के)।

ए) एमजीबी2 और संबंधित संरचनाएं (टीसी=39के) सस्ती और व्यापक रूप से उपलब्ध सामग्री हैं (मैग्नेशिया किसी भी फार्मेसी में खरीदा जा सकता है!)।

4. क्रिस्टल जाली के प्रकार से:

ए) नरम - शुद्ध धातु, नाइओबियम, वैनेडियम, टेल्यूरियम के अपवाद के साथ। मुख्य नुकसान महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का कम मूल्य है।

बी) कठोर - विकृत क्रिस्टल जाली के साथ मिश्र धातु। उनमें कई विशेषताएं हैं:

शीतलन के दौरान, अतिचालक अवस्था में संक्रमण एक निश्चित तापमान अंतराल पर होता है;

उनके पास उच्च टीसी है;

कुछ में क्रिटिकल मैग्नेटिक इंडक्शन वीसीआर के अपेक्षाकृत उच्च मूल्य हैं;

जब चुंबकीय प्रेरण बदलता है, तो अतिचालक और सामान्य के बीच मध्यवर्ती अवस्थाएं देखी जा सकती हैं;

जब उनमें प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित की जाती है तो ऊर्जा नष्ट हो जाती है;

तकनीकी विनिर्माण मोड, सामग्री की शुद्धता और इसकी क्रिस्टल संरचना की पूर्णता पर अतिचालकता गुणों की निर्भरता।

5. तकनीकी गुणों के अनुसार:

ए) अपेक्षाकृत आसानी से विकृत करने योग्य, जिससे तार और टेप बनाया जा सकता है;

बी) नाजुकता के कारण विकृत करना मुश्किल है, जिससे पाउडर धातु विज्ञान विधियों का उपयोग करके उत्पाद तैयार किए जाते हैं।

तृतीय. आधुनिक दुनिया में सुपरकंडक्टर्स का अनुप्रयोग।

1. वर्तमान।

सुपरकंडक्टर्स के अनुप्रयोगों की श्रृंखला को आसानी से विभाजित किया जा सकता है:

• विभिन्न सामग्रियां: फिल्म कंडक्टर, सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट, आदि;
• सूक्ष्म प्रौद्योगिकी: माइक्रोवेव उपकरण, अति-संवेदनशील चुंबकीय क्षेत्र पहचान प्रणाली, डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स, कृत्रिम जैविक प्रणाली;
• मैक्रोटेक्नोलॉजी: पावर केबल, इलेक्ट्रिकल सिस्टम और नेटवर्क, जनरेटर और इंजन।

आज अतिचालकता की घटना के अनुप्रयोग के मुख्य क्षेत्रों को एक तालिका के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है (परिशिष्ट 4 देखें)।

आइए कुछ सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों पर नजर डालें।

ए) बिजली अनुप्रयोगों में, सुपरकंडक्टर्स ऊर्जा हानि को कम कर सकते हैं और उपकरणों के वजन और आकार को कम कर सकते हैं। सुपरकंडक्टर्स में उच्च वर्तमान घनत्व उपकरण के आकार को कम करना संभव बनाता है, साथ ही उच्च तीव्रता वाले चुंबकीय क्षेत्र बनाना संभव बनाता है जो पारंपरिक उपकरणों के साथ अप्राप्य हैं। सीमित कारक कंडक्टर को कम तापमान पर बनाए रखने की आवश्यकता है, जिसके लिए स्वयं ऊर्जा खपत की आवश्यकता होती है, इसलिए उच्च-शक्ति उपकरणों में अनुप्रयोग सबसे अधिक प्रासंगिक होते हैं। इस मामले में, क्रायोजेनिक समर्थन की लागत नगण्य है।

वर्तमान में, अमेरिकी उद्योग में पहले से ही वाणिज्यिक एचटीएससी उत्पाद हैं - ट्रांसफार्मर, इलेक्ट्रिक मोटर, करंट लिमिटर्स और पावर केबल। जैसे-जैसे उत्पादन बढ़ेगा, एचटीएस केबल के निर्माता उन्हें पूरे अमेरिकी पावर ग्रिड में स्थापित करने में सक्षम होंगे। पारंपरिक केबलों की तुलना में एचटीएससी केबलों के कई फायदे हैं, जिनमें कम नुकसान, हल्का वजन और अधिक कॉम्पैक्ट आयाम शामिल हैं। एचटीएससी केबल पर्यावरण को प्रभावित नहीं करते हैं - वे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्सर्जित नहीं करते हैं, वे भूमिगत स्थापना के दौरान शीतलन के लिए तकनीकी तेलों का उपयोग नहीं करते हैं, जैसा कि पारंपरिक केबलों के मामले में होता है। घाटे की मात्रा ($4 बिलियन वार्षिक) को समाप्त करने से एचटीएससी केबल की वर्तमान अपेक्षाकृत उच्च लागत की भरपाई की जा सकती है।

आरेख (परिशिष्ट 3 देखें) एचटीएससी और पारंपरिक केबल नेटवर्क में 50 एमवीए और 132 केवी पर नुकसान दिखाता है।

ख) हममें से किसने बचपन में उड़ने का सपना नहीं देखा था? कुछ समय पहले, तेल अवीव विश्वविद्यालय ने सुपरकंडक्टिविटी ग्रुप प्रोजेक्ट की एक प्रस्तुति की मेजबानी की, जिसमें स्पष्ट रूप से दिखाया गया कि यह सपना सच हो सकता है।

क्वांटम उत्तोलन का सार यह है कि सुपरकंडक्टर्स के भौतिक गुणों के सही उपयोग के लिए धन्यवाद, न केवल उन्हें हवा में रखना संभव है, बल्कि उन्हें लुभावनी गति से चुंबकीय "रेल" के ऊपर और यहां तक ​​कि नीचे ले जाना भी संभव है (देखें) परिशिष्ट 4,5).

सी) अपनी स्पष्ट सादगी के बावजूद, घर्षण एक विवादास्पद और कम समझी जाने वाली समस्या बनी हुई है। विशेष रूप से, सूक्ष्म और स्थूल स्तरों पर घर्षण के बीच स्पष्ट संबंध की कमी हमें एक मौलिक कानून प्राप्त करने की अनुमति नहीं देती है जो हमें विभिन्न पैमानों पर इस घटना का समान रूप से सही ढंग से वर्णन करने की अनुमति देता है।

1986 में परमाणु बल माइक्रोस्कोप के आविष्कार के साथ, जिसके अंत में एक सूक्ष्म सुई के साथ एक कैंटिलीवर होता है, घर्षण का अध्ययन परमाणु स्तर पर चला गया, और घर्षण बल का विज्ञान स्वयं नैनोट्राइबोलॉजी बन गया।

यह पता चला कि अतिचालकता की घटना स्थिति को स्पष्ट करने में मदद करती है।

गैर-संपर्क घर्षण की दोहरी प्रकृति होती है: इलेक्ट्रॉनिक घर्षण (इलेक्ट्रोस्टैटिक प्लस वैन डेर वाल्स) और फोनन।

अतिचालकता के दौरान इलेक्ट्रॉनों की जोड़ी इस तथ्य की ओर ले जाती है कि वे एक पूरे के रूप में व्यवहार करना शुरू कर देते हैं। इस एकता के लिए धन्यवाद, इलेक्ट्रॉन इसके प्रतिरोध को नजरअंदाज करते हुए, ऊर्जा की हानि के बिना क्रिस्टल जाली के माध्यम से चलते हैं।

इसका मतलब यह है कि यदि इलेक्ट्रॉन अपने रास्ते में आने वाली बाधाओं के प्रति प्रतिरक्षित हो जाते हैं, तो वे माइक्रोस्कोप सुई के रूप में बाहरी उत्तेजना पर प्रतिक्रिया नहीं करेंगे। नतीजतन, "कैंटिलीवर टिप - सुपरकंडक्टिंग सतह" प्रणाली में, केवल फोनन भाग घर्षण में योगदान देगा, और इलेक्ट्रॉनिक भाग शून्य के बराबर होगा।

अर्न्स्ट मेयर के नेतृत्व में स्विट्जरलैंड और स्पेन के वैज्ञानिकों के एक समूह ने ऐसे प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित की, जिससे साबित हुआ कि घर्षण मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक प्रकृति का है, बशर्ते कि पदार्थ सामान्य स्थिति में हो। अतिचालक अवस्था में, क्रांतिक तापमान से दूर, घर्षण का मुख्य "स्रोत" फोनन है।

डी) कमरे के तापमान और उससे ऊपर के तापमान पर अतिचालकता के अस्तित्व की संभावना की पुष्टि नोबेल पुरस्कार विजेता वी.एल. गिन्ज़बर्ग और डब्ल्यू. लिटिल ने की थी। उन्होंने दिखाया कि नैनोटेक्नोलॉजी के क्षेत्र में सबसे महत्वपूर्ण समस्याओं में से एक कमरे के तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स (आरटीएससी) का निर्माण है। सीटीएससी नैनोटेक्नोलॉजी न केवल उन सामग्रियों से परमाणु परतों को जमा करके कृत्रिम स्तरित सुपरकंडक्टिंग नैनोस्ट्रक्चर का निर्माण करना संभव बनाती है, जिनके क्रिस्टल जाली पैरामीटर एक दूसरे के करीब हैं (अर्धचालक संरचनाओं के लिए आवश्यक)। नैनोटेक्नोलॉजी क्यूटीएस के लिए आवश्यक कृत्रिम इलेक्ट्रॉन और फोनन स्पेक्ट्रा बनाने के लिए बहुत व्यापक प्रकार के कंडक्टर और डाइलेक्ट्रिक्स का उपयोग कर सकती है, परमाणु परिशुद्धता के साथ उनमें से मोनोलेयर जमा कर सकती है। यह वही है जो अत्यधिक सहसंबद्ध संरचनाओं के लिए नैनोटेक्नोलॉजिकल तरीकों को विकसित करने के लिए सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों के अनुसंधान और उत्पादन को एक प्रकार का "परीक्षण मैदान" बनाना संभव बनाता है। इसलिए, सीटीएससी का निर्माण, काफी हद तक, एक नैनोटेक्नोलॉजिकल समस्या है और, मेरी राय में, सबसे महत्वपूर्ण में से एक है।

वर्तमान में, कमरे के तापमान पर काम करने वाले सुपरकंडक्टर का निर्माण थोक और फिल्म दोनों रूपों में किया जा सकता है।

2. भविष्य।

10-20 वर्षों में, सुपरकंडक्टिविटी का व्यापक रूप से ऊर्जा, उद्योग, परिवहन और चिकित्सा और इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक रूप से उपयोग किया जाएगा। सुपरकंडक्टिंग प्रौद्योगिकियों की शुरूआत से अधिक कुशल सुपरकंडक्टिंग उपकरणों के साथ पारंपरिक उपकरणों के सरल प्रतिस्थापन के साथ-साथ संरचनात्मक परिवर्तन और पूरी तरह से नए तकनीकी नवाचारों का उदय होगा।

सबसे आशाजनक क्षेत्रों में से एक कक्ष अतिचालकता है। इसका गहन विकास होगा, क्योंकि बहुत महत्व है.

इलेक्ट्रॉनिक्स में, अतिचालकता का कंप्यूटर प्रौद्योगिकी में व्यापक अनुप्रयोग होगा। संभावित रूप से, अतिचालकता के सबसे लाभकारी औद्योगिक अनुप्रयोगों में विद्युत ऊर्जा का उत्पादन, पारेषण और कुशल उपयोग शामिल है। सुपरकंडक्टर्स का एक और आशाजनक अनुप्रयोग वर्तमान जनरेटर (शक्तिशाली बिजली संयंत्रों से पारंपरिक पवन टर्बाइनों तक) और इलेक्ट्रिक मोटरों में है। सुपरकंडक्टिंग प्रौद्योगिकियों के विकास के साथ, सुपरकंडक्टिंग इंजनों को विमान और ऑटोमोबाइल परिवहन में भी व्यापक अनुप्रयोग मिलेगा।

जापान में एक सुपरकंडक्टिंग रेलवे के निर्माण की योजना बनाई गई है। गतिमान चुंबक और गाइड कंडक्टर में प्रेरित धारा के बीच पारस्परिक प्रतिकर्षण बलों के कारण, ट्रेन बिना शोर या घर्षण के सुचारू रूप से चलेगी, और बहुत तेज़ गति तक पहुँचने में सक्षम होगी। यह सड़क 2020 तक चालू होने की उम्मीद है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा स्थूल वस्तुओं को गति देने की क्षमता का उपयोग हवाई क्षेत्रों और अंतरिक्ष बंदरगाहों पर भी किया जाएगा, जहां एसपी चुंबक विमान और अंतरिक्ष यान के लिए टेक-ऑफ/लैंडिंग प्रदान करेंगे। मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स में बिजली संचय करने और थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा के उत्पादन के लिए सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट का उपयोग करने की संभावनाओं पर भी विचार किया जा रहा है।

निष्कर्ष

इस प्रकार, अतिचालकता के उपयोग की संभावनाएँ वर्तमान में जीवन के कई क्षेत्रों तक विस्तारित हो रही हैं। निकट भविष्य में, सुपरकंडक्टिविटी अर्थव्यवस्था के कई क्षेत्रों में तकनीकी प्रगति के बुनियादी घटकों में से एक बन जाएगी और हमारे दैनिक जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगी। नैनोटेक्नोलॉजी की बदौलत, इनडोर सुपरकंडक्टिविटी विकसित होगी, जो हमारे जीवन को बेहतरी के लिए बदल सकती है। मैंने अपने काम की शुरुआत में जो परिकल्पना निर्धारित की थी, उसकी पुष्टि हो गई।

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हम एक ऐसी दुनिया में रहते हैं जहां सब कुछ एक दूसरे से जुड़ा हुआ है, और हमारा भविष्य इस बात पर निर्भर करता है कि हम आज क्या करते हैं। इस पाठ में वी.एम. पेसकोव हमें मनुष्य और प्रकृति के बीच संबंधों की समस्या के बारे में सोचने के लिए आमंत्रित करता है।

विषय को संबोधित करते हुए, लेखक एक उदाहरण के रूप में एक वैज्ञानिक के शब्दों का हवाला देते हैं जो लंबे समय से अंतरिक्ष का अध्ययन कर रहे हैं: "हमें अपने घर - अपनी मूल पृथ्वी का ख्याल रखना चाहिए।" लेखक, पर्यावरण पर मनुष्यों के हानिकारक प्रभाव का विश्लेषण करते हुए, इस बात पर जोर देते हैं कि हम "हमारे ग्रह पर जीवन के जटिल पैटर्न" का हिस्सा हैं, हम पशु जगत और प्राकृतिक दुनिया के शीर्ष पर खड़े हैं, हम उन पर निर्भर हैं जैसे वे हम पर निर्भर हैं, और इसलिए जानवरों की दुर्लभ प्रजातियों को नष्ट करना, पर्यावरण को प्रदूषित करना और नष्ट करना, दूसरे ग्रह पर "स्थानांतरित" होने की उम्मीद करना मूर्खतापूर्ण और लापरवाही है।

लेखक का मानना ​​है कि लोगों को हमारे ग्रह और उसमें रहने वाली हर चीज़ का ध्यान रखना चाहिए, क्योंकि दुर्लभ प्राकृतिक घटनाओं या, उदाहरण के लिए, "बाल्ड ईगल" को देखने का कोई अन्य मौका नहीं होगा - हमारे पास केवल एक ही ग्रह है जो "हमें खिलाता है, हमें सांस लेने की अनुमति देता है, हमें पानी, गर्मी और जीवन का आनंद प्रदान करता है।'' यदि हम पृथ्वी पर सभी जीवन को अस्तित्व में नहीं रहने देंगे, तो यह गायब हो जाएगा, और हम भी इसके साथ गायब हो जाएंगे।

मैं लेखक की राय से पूरी तरह सहमत हूं और यह भी मानता हूं कि हमारे आसपास की दुनिया को हमारी देखभाल की जरूरत है, जैसे हमें गर्मी, हवा, भोजन और सुंदरता की जरूरत है - सामान्य तौर पर, वह सब कुछ जो हमारा ग्रह हमें देता है। हमें पृथ्वी की देखभाल करने की आवश्यकता है, क्योंकि हमारे पास इसके जैसी कोई दूसरी पृथ्वी नहीं होगी।

वी.पी. एस्टाफ़िएव ने अपने काम "द किंग इज़ ए फिश" में हमें दिखाया है कि प्रकृति जीवित और आध्यात्मिक है, यह किसी व्यक्ति को उसकी देखभाल के लिए पुरस्कृत करने और उसकी निर्लज्जता और दर्द के लिए दंडित करने में सक्षम है। कार्य का मुख्य पात्र स्वयं को "प्रकृति के राजा" के रूप में कल्पना करता है और मानता है कि वह अपनी इच्छानुसार इसका निपटान कर सकता है। एक बार जब उसने "राजा मछली" पकड़ी, तो वह अपने दादा के आदेशों के विपरीत, लालच के आगे झुक गया और खुद ही इससे निपटने का फैसला किया, जिसके लिए उसे नदी में गिरने की सजा दी गई। और, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि इग्नाटिच ने अपने आस-पास की हर चीज़ को अपनी, जैसा कि तब उसे अपरिहार्य मृत्यु लग रही थी, दोषी ठहराने की कोशिश की, फिर भी उसने अपने सभी पापों का पश्चाताप किया, जिसके लिए उसे जीने का अवसर मिला।

कहानी में ए.आई. कुप्रिन "ओलेसा" लेखक ने प्रकृति के प्रति सही दृष्टिकोण का एक उदाहरण दर्शाया। मुख्य पात्र ने अपना पूरा जीवन अपने आस-पास की दुनिया के साथ एकता में बिताया - उसने अपने और जंगल के बीच एक सूक्ष्म संबंध महसूस किया और इसे एक जीवित, आत्मा से संपन्न चीज़ के रूप में माना। लड़की लोगों की शहरीकृत दुनिया की तुलना में प्राकृतिक दुनिया के बहुत करीब है, और इसलिए वह हमेशा जंगल के सभी निवासियों की रक्षा के लिए खड़ी रहती है।

इस प्रकार, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि लोगों को पृथ्वी को महत्व देने, इसकी देखभाल करने की आवश्यकता है और यह न भूलें कि हमारे अलावा, कई और जीवित प्राणी हैं जिन्हें हमारी आवश्यकता है जैसे हमें उनकी आवश्यकता है। इसे समझकर ही हम अपने ग्रह को बचा सकते हैं।