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Le train Yamanashi MLX01 MagLev.
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La lévitation magnétique est une application où les supraconducteurs s'exécutent
extrêmement bien. Des véhicules de transport comme les trains peuvent être lancés
sur des aimants superconducteurs de fortes puissances, éliminant pratiquement toute
la friction entre le train et ses rails. Non seulement, les électro-aimants conventionnels
gaspillent beaucoup d'énergie électrique en chaleur, ils doivent être physiquement
beaucoup plus grands que les aimants supraconducteurs. Un point de repère pour
l'utilisation commerciale de technologie MAGLEV est arrivé sur le marché en 1990 où il
a gagné le statut de projet financé nationalement au Japon. Le Ministre des Transports
a autorisé la construction de l'Yamanashi Maglev et est en train d'évaluer la Ligne qui
s'est ouverte le 3 avril 1997. Deux ans plus tard le 14 avril 1999, le véhicule d'essai de
MLX01 (montré ci-dessus) à atteint une vitesse incroyable de 343 milles à l'heure.
Bien que la technologie ait maintenant été approuvée, l'utilisation plus large de
véhicules MAGLEV a été restreinte à cause de soucis politiques et environnementaux.
Le 1er train MAGLEV à être adopté par les services commerciaux, une navette allant à
Birmingham, Angleterre, fut fermé en 1997 après 11 ans d'utilisation. Entretemps, le
gouvernement américain a mis en opération son premier train MAGLEV en septembre
2002 sur le campus du collège de Virginie. Cliquez ici pour voir d'autres utilisations du
principe MAGLEV (en anglais seulement).
Un secteur où les supraconducteurs peuvent exécuter une fonction de sauveur de vie
est dans le domaine du biomagnétisme. Les docteurs ont besoin d'un moyen non
-envahissant pour la détermination de ce qui se passe à l'intérieur du corps humain. En
empiétant dans un domaine dérivé des supraconducteurs magnétiques pour le corps
humain, soit les atomes d'hydrogènes qui existent dans les molécules d'eau et les
graisses du corps permettant d'accepter l'énergie du champ magnétique. Ils laissent
alors voir cette énergie à une fréquence qui peut être détectée et montrée
graphiquement par un ordinateur. La résonance Magnétique (MRI) a été en réalité
découverte au milieu des années 1940. Mais, ce n'est seulement que récemment
qu'elle est devenu un outil indispensable au domaine médical avec le développement
d'ordinateurs puissants pouvant rapidement traiter le grand volume de données
produites. Plus de renseignements sont disponibles à Austin UT NMRI la page de
liaisons du Laboratoire ou à un groupe de travaux dirigés par : http://www.cis.rit
.edu/htbooks/mri/chap-1/chap-1.htm
Le Groupe de Supraconductivité coréen dans KRISS a porté la technologie
biomagnetique un pas plus loin avec le développement d'une oscillation de relaxation
double le CALMAR (Superconduisant le Dispositif d'Interférence QUANTIQUE) pour
utilisation dans les Magnetoencephalographie. Le CALMAR est capable de sentir un
changement dans les champs magnétiques jusqu'à 100 milliards de fois plus faibles
que la force qui déplace une aiguille sur une boussole. Avec cette technologie, le corps
peut être exploré à certaines profondeurs sans le besoin des champs magnétiques fort
associés au MRI'S. pour de l'information plus détaillées sur les CALMARS, cliquez ICI.
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Probablement un événement, plus marquant, qui a été responsable de la mise des
supraconducteurs dans le lexique américain était le projet Supraconducteur Superbe -
Collider projeté pour construction dans le comté d'Ellis, au Texas. Quoique le Congrès
ait annulé l'effort de plusieurs milliards de dollars engloutis dans ce projet en 1993, le
concept d'un solidé si grand, de si hautes énergies n'auraient jamais été viables sans
les supraconducteurs. La recherche sur les particules de haute énergie dépend de la
capacité d'accélérer des particules sous-atomiques à presque la vitesse de la lumière.
Les aimants supraconducteurs rendent ce phénomène possible. CERN, un consortium
de plusieurs nations européennes, essaie quelque chose de similaire avec son Grand
Hadron Collider (LHC) maintenant sous construction le long de la frontière Franco
-Suisse.
D'autres sites Web reliés incluent ceux-ci: antiproton collider la page de Fermilab.
C'était la première facilité prête à employer des aimants superconducteurs . Obtenez
de l'information sur le phénomène l'électron- proton collider HERA aux pages du
laboratoire allemands de DESY (dont le texte est en anglais). Finalement, Brookhaven
le Laboratoire National montre une page consacrée à son ion lourd RHIC collider.
Des générateurs électriques faits avec des fils supraconducteurs sont beaucoup plus
efficaces que les générateurs conventionnels avec fils de cuivre. En fait, leur efficacité
est 99% plus forts et leur taille environ la moitié de celle de générateurs conventionnels.
Ces faits en font des entreprises très lucratives en ce qui concerne les courants
électriques. La général Électric a estimé le marché potentiel mondial pour les
générateurs supraconducteurs durant la prochaine décennie à peu près a $20-30
milliards de dollars. GE développe actuellement un prototype de 100-megavolt-ampere
pour confirmer la viabilité du projet.
D'autres puissances commerciales projettent des travaux qui emploient la technologie
des supraconducteurs incluant le stockage d'énergie pour augmenter la stabilité de
pouvoir. Le american superconductor corp. A reçu une commande de Alliant energy à
la fin de mars 2000 pour installer un Système de Stockage d'Énergie distribuée par
Supraconducteurs magnétiques (D-SMES) dans le Wisconsin. Juste une de ces unités
D-SMES a une réserve de puissance de plus de 3 millions de watts, qui peuvent être
recouvrés chaque fois qu'il y a besoin de stabiliser la tension des lignes pendant une
perturbation dans le réseau.
Récemment, les compagnies de services publics ont aussi commencé à employer des
transformateurs basés sur les supraconducteurs et "les limiteurs de faute". La société
Suisse-Suédoise ABB a récemment annoncé le développement d'un 6.4MVA (mega
-volt-ampère) comme limiteur de faute de courant - le plus puissant dans le monde. Une
nouvelle génération de limiteur de faute supraconducteur est utilisée grâce à leur
capacité de répondre en quelques millisecondes afin de limiter des milliers d' ampères
de courant. La compagnie Advanced Ceramics Limited est une autre de plusieurs
sociétés qui fabrique des limiteurs de faute de type BSCCO. La general intermagnetics
a récemment achevé des essais sur son plus grand (la classe 15kv) limiteur de faute,
la taille d'utilité de pouvoir à Edison en Californie du Sud (SCE) dans sa sous-station
près de Norwalk. Les USA et le Japon ont des plans pour remplacer certains câbles
électriques de cuivre souterrains en utilisant le système des supraconducteurs de
câbles de type BSCCO refroidi avec de l'azote liquide. (Voir la photo ci-dessous.) en
faisant cela, plus de courant peut être mis en route sur des voies déjà existantes. Dans
un cas particulier 250 livres de fils supraconducteurs ont remplacé 18,000 livres de
vieux câbles de cuivre, rendant le système jusqu'à 7000% plus efficaces.
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Une demande parfaite pour ce type de système serait de les employer pour la
transmission de pouvoir électrique commercial dans les villes. Cependant, à cause du
coût faramineux des fils supraconducteurs, devant être conservé à des températures
cryogéniques sur des centaines de kilomètres. Les tests ne se sont faits que par
courts essais. En mai de 2001 environ 150,000 résidants de Copenhague, au
Danemark, ont commencé à recevoir leur électricité vis du matériel HTS
(supraconducteur à température élevée). Ce câble était seulement 30 mètres de long,
mais il s'est prouvé adéquat pour les essais. À l'été de 2001, Pirelli a achevé
l'installation de trois HTS de 400 pieds de câble pour le Detroit Edison à la Sous-station
Frisbie capable de livrer 100 millions de watts de puissance. Ceci indique la première
utilisation commerciale d'électricité livrée aux clients via un câblage supraconducteur.
IntermagneticsGeneral a annoncé que sa filiale d'IGC-SuperPower mènera un projet de
20 millions de dollars pour installer un câble électrique HTS à Albany, New York selon
l'échéancier établit par la Niagara Mohawk Power Corporation. Le câble "un mille et
quart", sera quatre fois la longueur des câbles HTS installée précédemment, il sera
conçu pour fournir plus de puissance et fonctionnera à un niveau de perte
significativement inférieur aux autres installations HTS.
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UCB
microprocesseur supraconducteur. |
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La fondation des Sciences nationales, ainsi que la NASA et DARPA et université
diverses, font actuellement des recherches sur les ordinateurs "petaflop". Un petaflop
sous tend milletrillions d'opérations de point flottants par seconde. Aujourd'hui, les
opérations de calcul les plus rapides ont seulement atteint la vitesse de "teraflop" - des
trillions d'opérations par seconde. Actuellement, le plus rapide est le Simulateur NEC
Earth (Jap.) calculant au rythme de 35.6 teraflops par seconde. Il a été conjecturé que
les dispositifs de l'ordre de 50 nanomètres avec des mécanismes de commutations peu
conventionnels, comme les jonctions Josephson associées aux supraconducteurs,
seront nécessaires pour réaliser ces vitesses fulgurantes. Des chercheurs de la TRW
ont déterminé plus avant en prévoyant que 100 milliards de jonctions Josephson sur
4000 microprocesseurs seront nécessaires afin d'atteindre des vitesses de 32 petabit .
Ces jonctions Josephson sont incorporées dans les transistors qui deviennent alors la
partie du circuit logique dans les processeurs. Récemment, il a été démontré que les
minuscules champs magnétiques qui pénètrent dans le Type 2 des supraconducteurs
peuvent être employés pour le stockage et le recouvrement de l'information digitale. Il
n'est, cependant, pas inévitable que les ordinateurs de l'avenir soient construits autour
de dispositifs supraconducteurs. La concurrence de technologies, comme le quantum
(DELTT) des transistors et des processeurs d'échelle de molécule à haute densité, ont
aussi du potentiel pour donner des points de références petaflop. Cliquez ici pour lire un
article sur la manière de construire un ordinateur petaflop.
Dans l'industrie électronique, des filtres ultras performants sont maintenant construits.
Depuis que les fils supraconducteurs ont une résistance s'approchant de zéro, même à
hautes fréquences, beaucoup plus de filtres peuvent être employées pour produire une
réponse de fréquence désirable. Cela se traduit par la capacité de laisser passer les
fréquences désirables et bloquer les fréquences indésirables dans des applications
comme les systèmes cellulaires et téléphoniques. Conductus, ISCO International et les
compagnies de Technologies de Supraconducteurs sont toutes des sociétés offrant
actuellement ces filtres.
Les supraconducteurs ont aussi trouvé énormément d'applications chez les militaires.
HTSC les CALMARS sont employés par la marine américaine pour détecter les mines
et les sous-marins. Et, des moteurs significativement plus petits sont construits pour
des bateaux employant les fils supraconducteurs . À la mi-juillet, 2001, American
Superconductor a dévoilé un moteur de 5000 chevaux-vapeur fait avec du fil
supraconducteur.
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Les militaires regardent aussi l'utilisation de la bande supraconductrice comme moyen
de réduire la longueur des antennes de très basse fréquence employées sur des sous
-marins. Normalement, plus la fréquence est basse, plus la longueur de l'antenne doit
être longue. Cependant, en insérant une bobine de fil au début d'une antenne le fera
fonctionner comme si elle était beaucoup plus longue. Malheureusement, cette bobine
de fil augmente aussi les pertes en ajoutant de la résistance dans au fil de la bobine.
L'utilisation de fil supraconducteur peut significativement réduire les pertes dans cette
bobine, aussi bien que la possibilité de fabrication d'une longueur plus courte de fil
d'antenne.Electronic Materials and Devices Research Group at University of
Birmingham (UK) sont ceux qui ont créé de la première antenne micro-ondes
supraconductrices.
L'utilisation militaire la plus honteuse de supraconducteurs peut venir avec le
déploiement de "E-bombs". Ceux-ci sont des dispositifs qui se servent , des domaines
dérivés de la supraconductivité magnétique pour créer une haute intensité d'impulsion
rapide électromagnétique (EMP) pour mettre hors de service l'équipement électronique
d'un ennemi.
Parmi des nouvelles technologies, il ya une roue stabilisatrice de momentum (le
gyroscope) pour les satellites orbitaux qui emploient les propriétés "flux-pinning" de
supraconducteurs imparfaits pour réduire la friction à près de zéro. Les détecteurs
supraconducteurs de rayon x et de flu lumineux ultra-rapide, sont développés grâce à
leur capacité inhérente de détecter des quantités extrêmement faibles d'énergie. Déjà,
les Scientifiques à l'Agence européenne Spatiale (ESA) ont développé ce qui est
appelé S-Cam. Et, les supraconducteurs pourront bientôt jouer un rôle pour les
communications Internet. À la fin de février, 2000, Irvine Sensors Corporation a reçu un
$1 million de contrat pour faire des recherches et développer un routeur digital
supraconducteur pour des communications de données ultra-rapides. Puisque le trafic
Internet augmente exponentiellement, on fait appel à la technologie des
supraconducteurs afin de rencontrer les futurs besoins.
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Selon des évaluations par le consortium Conectus de juin 2002, le marché mondial
pour des produits de supraconducteur sera de près de $ 5 milliards US à l'année 2010
et à $ 38 milliards US en 2020. On s'attend à ce que des supraconducteurs de basse
température continuent à jouer un rôle dominant dans des domaines bien établis tels
que le MRI et la recherche scientifiques, avec les supraconducteurs d'une température
élevée permettra l'avènement de nouvelles industries. Le graphique de l'ISIS donne une
répartition brute des divers marchés dans lesquels on s'attend à ce que les
supraconducteurs fassent une contribution.
Tout ceci, bien sûr, selon un contingent d'un taux de croissance linéaire. Si de
nouveaux supraconducteurs avec des températures de transition plus hautes sont
découverts, la croissance et le développement dans ce domaine passionnant pourraient
croître pratiquement exponentiellement.
L'avenir des supraconducteurs dans nos vies quotidiennes dépendra aussi de
l'avancements dans le domaine du refroidissement cryogénique. Prochainement, on
attend des composés de magnétocalorique-effet comme le gadoliniumsilicone
-germanium faisant bientôt leur entrer sur le marché. De tels produits rendront
possibles des unités de réfrigération compacte afin de faciliter des applications HTS
complémentaires.
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