Суперөткізгіш сымдардан жасалған электромагниттер

Кіріспе

Суперөткізгіш сымнан оралған электромагнит

Суперөткізгіш магнит – суперөткізгіш сымнан жасалған электромагнит. Олар жұмыс істеу кезінде криогендік температураға дейін салқындатылуы керек. Суперөткізгіш күйде сымның электрлік кедергісі болмайды, сондықтан ол қарапайым сымға қарағанда әлдеқайда күшті электр тогын өткізе алады, нәтижесінде күшті магниттік өріс пайда болады. Суперөткізгіш магниттер, суперөткізгіш емес электромагниттердің ішінде тек ең күштілерінен ғана күшті магниттік өріс тудырады, ал үлкен суперөткізгіш магниттерді пайдалану арзанға түсуі мүмкін, себебі орамаларда энергия жылу ретінде кетіп қалмайды. Олар ауруханалардағы МРТ аппаратурасында, сондай-ақ ЯМР спектрометрлері, массалық спектрометрлер, термоядролық реакторлар және бөлшектерді үдеткіштер сияқты ғылыми құралдарда қолданылады. Бұған қоса, олар Жапонияда салынып жатқан магниттік левитация (маглев) теміржол жүйесінде левитация, бағыттау және жылдамдату үшін де пайдаланылады.

Салқындату

Жұмыс істеу кезінде магнит орамаларының температурасы олардың критикалық температурасынан төмендетілуі керек, яғни орам материалының қалыпты кедергілі күйден суперөткізгішке өтетін температурадан төмен. Бұл температура бөлме температурасынан әлдеқайда төменгі криогендік диапазонға жатады. Орамалар әдетте критикалық температурадан гөрі әлдеқайда төмен температураға дейін салқындатылады, себебі температура неғұрлым төмен болса, суперөткізгіш орамалардың жұмыс тиімділігі соғұрлым артады – олар суперөткізгіш емес күйіне қайта оралмай, жоғары ток пен магнит өрістеріне төтеп бере алады. Магнит орамаларын суперөткізгіштік күйде ұстау үшін қажетті температураны сақтауға екі түрлі салқындату жүйесі қолданылады:

Сұйықтықпен салқындатылған

Сұйық гелий көптеген суперөткізгіш орамаларды салқындату үшін қолданылады. Оның қайнау температурасы 4,2 К, бұл көптеген орама материалдарының сындық температурасынан әлдеқайда төмен. Магнит және салқындатқыш криостат деп аталатын жылу оқшауланған ыдыста (девар) орналасады. Гелийдің қайнауын болдырмау үшін криостат әдетте 77 К температурадағы сұйық азотты (қатты арзан) қамтитын сыртқы қабықшамен жасалады. Балама ретінде, 40 К – 60 К температура диапазонында ұсталатын, өткізгіш материалдан жасалған жылу қалқаны, криосуытқыштың суық басына өткізгіш байланыс арқылы салқындатылып, гелийге толы ыдысқа түсетін жылу мөлшерін қалыпты деңгейде ұстау үшін оның айналасына орналастырылады. Жоғары температуралы суперөткізгіштерді табудың мақсаттарының бірі – тек сұйық азотпен салқындатылатын магниттер құрастыру. 20 К-тан жоғары температурада криогендік сұйықтықтарды буландырмастан салқындатуға болады.

Механикалық салқындату

Қымбаттау және сұйық гелийдің қысыммен азаюы салдарынан көптеген суперөткізгіш жүйелер екі сатылы механикалық салқындату арқылы салқындатылады. Әдетте, магниттерді олардың өтімді температурасынан төмен ұстауға жеткілікті салқындату қуатына ие екі түрлі механикалық криосуытқыштар қолданылады. Гиффорд-МакМахон криосуытқышы 1960 жылдан бері коммерциялық түрде қолжетімді және кеңінен қолданылады. Криосуытқыштағы G M регенератор циклы поршеньді ығыстырғыш және жылу алмастырғышты пайдаланады. 1999 жыл импульстік түтік криосуытқышын коммерциялық тұңғыш рет қолданумен белгіленді. Бұл криосуытқыштардың дизайны төмен дірілдеу және ұзақ қызмет мерзіміне байланысты жиірек кездеседі, себебі импульстік түтікшелер механикалық ығысудың орнына акустикалық процестерді қолданады. Типикалық екі сатылы тоңазытқышта бірінші саты жоғары салқындату сыйымдылығын ұсынады, бірақ жоғары температурада (≈77 К), ал екінші саты ≈4.2 К және салқындату қуатының < 2.0 дейін жетеді. Қолданылуында бірінші саты негізінен криостатты қосымша салқындату үшін, ал екінші саты негізінен магнитті салқындату үшін қолданылады.

Шүлгілік материал

Суперөткізгіш магнитте қол жетімді ең жоғары магниттік өріс, орама материалының суперөткізгіштік қасиетін тоқтату шегімен анықталады, оның "критикалық өрісі" Hc, ал II типтегі суперөткізгіштер үшін – жоғарғы критикалық өріс. Тағы бір шектеуші фактор – "критикалық ток" Ic, онда орау материалы да суперөткізгіштік қасиетін жояды. Магниттерді жетілдіруге бағытталған жұмыстар жақсырақ орау материалдарын жасауға қадамар. Қазіргі заманғы көптеген магниттердің суперөткізгіш бөліктері ниобий-титаннан жасалған. Бұл материалдың критикалық температурасы 10 К, ал суперөткізгіштік қасиеті шамамен 15 К-қа дейін сақталады. Қымбат магниттер ниобий-қалайыдан (Nb3Sn) жасалуы мүмкін. Олардың Tc 18 К құрайды. 4,2 К температурада жұмыс істегенде, олар 25 Т-дан 30 Т-ға дейінгі магниттік өріс күшіне төтеп бере алады. Алайда, осы материалдан қажетті жіптерді жасау өте қиын. Сондықтан кейде жоғары өрістік бөліктер үшін Nb3Sn, ал төменгі өрістік бөліктер үшін NbTi комбинациясы қолданылады. Вандий-галлий – жоғары өрістік ендірулер үшін қолданылатын тағы бір материал. Жоғары температуралы суперөткізгіштер (мысалы, BSCCO немесе YBCO) қажетті магниттік өріс Nb3Sn-нің мүмкіндігінен асып кеткен жағдайларда жоғары өрістік ендірулер үшін қолданылуы мүмкін. BSCCO, YBCO немесе магний дибориді ток өткізгіштер ретінде де қолданылуы мүмкін, бұл оларға бөлме температурасынан суық магнитке үлкен токты өткізуге, кедергілі өткізгіштерден болатын жылу шығынын азайтуға мүмкіндік береді.

Өткiзгiш құрылымы

Жоғары өткізгіш магниттің орамдары II типтегі суперөткізгіштерден жасалған сымдар немесе таспалардан (мысалы, ниобий-титан немесе ниобий-қалайы) құралады. Сымның немесе таспаның өзі мыс матрицасындағы суперөткізгіштің ұсақ жіпшелерінен (шамамен 20 микрометр қалыңдығында) жасалуы мүмкін. Мыс механикалық беріктік беру үшін және температура Tc-ден жоғары көтерілгенде немесе ток Ic-ден асып кеткенде суперөткізгіштік жоғалған жағдайда, үлкен токтар үшін төмен кедергілі жол қамтамасыз ету үшін қажет. Осы типтегі суперөткізгіште ток тек қалыңдығы Лондонның ену тереңдігімен шектелген беттік қабатында ғана ағатындықтан, осы жіпшелер осылайша кішкентай болуы керек (көміртегі әсеріне қараңыз). Орам магниттік қысымға және Лоренц күштеріне төтеп беруге (немесе қарсы тұруға) мүмкіндік беру үшін мұқият жобалануы керек, әйтпесе сымдардың үзілуіне немесе жанындағы орамдар арасындағы оқшаулағыштың қирауына себеп болуы мүмкін.

Электрмен жабдықтау

Орамдарға ток жоғары ток, өте төмен кернеулі тұрақты ток көзімен беріледі, себебі тұрақты күйде магниттегі жалғыз кернеу – қоректендіру сымдарының кедергісінен туындайды. Магнит арқылы өтетін ток кез келген өзгерісі өте баяу жасалуы тиіс, ең алдымен, электр тұрғысынан магнит үлкен индуктор болып табылады және ток күрт өзгерсе орамаларда үлкен кернеу секірісі пайда болады, және одан да маңыздысы, токтын жылдам өзгеруі орамалардағы едір токтары мен механикалық кернеулерді тудыруы мүмкін, бұл сөнуге (төменде қараңыз) әкелуі мүмкін. Сондықтан қуат көзі әдетте микропроцессормен басқарылады, ток өзгерістерін бірте-бірте, жұмсақ түрде орындау үшін бағдарламаланады. Зертханалық өлшемдегі магнитті қосу немесе сөндіру әдетте бірнеше минутты алады.

Тұрақты режим

Көптеген суперөткізгіш магниттерде қолданылатын баламалы жұмыс режимі – магнит қуаттанғаннан кейін орамдарды суперөткізгіштің бір бөлігімен қысқа тұйықтау. Орамдар жабық суперөткізгіш контурға айналады, қуат көзін өшіруге болады және магнит өрісін сақтап, айлар бойы тұрақты ток ағып отырады. Бұл тұрақты режимнің артықшылығы – магнит өрісінің тұрақтылығы ең жақсы қуат көздерімен қол жеткізілетіннен де жақсы, сондай-ақ орамдарды қуаттандыру үшін энергия қажет емес. Қысқа тұйықталу "тұрақты қосқыш" арқылы жасалады, ол кішкентай жылытқышқа қосылған, орамдардың ұштарымен жалғасқан магниттің ішіндегі суперөткізгіштің бір бөлігі. Магнитті алғаш қосып қосқанда, қосқыш сымы өту температурасынан жоғары қыздырылады, сондықтан ол кедергілі болады. Орамның өзінде кедергі болмағандықтан, ток қосқыш сымынан өтіп кетпейді. Тұрақты режимге өту үшін қажетті магнит өрісіне жеткенше қуат көзі реттеледі, содан кейін жылытқыш өшіріледі. Тұрақты қосқыш суперөткізгіш температураға дейін суытылып, орамдарды қысқа тұйықтайды. Содан кейін қуат көзін өшіруге болады. Орам тогы мен магнит өрісі шын мәнінде мәңгілікке сақталмайды, бірақ қалыпты индуктивтік уақыт тұрақтысына (L/R) сәйкес баяу төмендейді:

мұнда суперөткізгіш орамдардағы кішкентай қалдық кедергі, жалғауларға немесе ағын қозғалысы кедергісі деп аталатын құбылысқа байланысты болады. Көбінесе барлық коммерциялық суперөткізгіш магниттер тұрақты қосқыштармен жабдықталған.

Магнитті сөндіру

Ауысу – магниттің жұмыс істеуінің қалыпты емес тоқтауы, ол суперөткізгіш катушканың бір бөлігі қалыпты (резистивтік) күйге енген кезде пайда болады. Бұл магниттің ішіндегі өріс тым үлкен болғандықтан, өрістің өзгеру жылдамдығы тым үлкен болғандықтан (соның салдарынан айналма токтары туындайды және мыс тірек матрицасында қызу пайда болады) немесе екеуінің бірігіп әрекет етуінен болуы мүмкін. Магниттегі ақаулар сирек кездеседі. Егер мұндай жағдай туса, сол нүктеде үлкен токтан жылдам қызу пайда болады, бұл қоршаған аймақтың температурасын көтереді. Бұл аймақтарды да қалыпты күйге түсіреді, соның салдарынан тізбекті реакция арқылы қызу күшейеді. Бүкіл магнит тез қалыпқа келеді (бұл суперөткізгіш катушканың көлеміне байланысты бірнеше секундқа созылуы мүмкін). Бұл, магнит өрісіндегі энергияның жылуға айналуымен бірге, қатты дауыс шығаруға және криогендік сұйықтықтың жылдам қайнауына әкеледі. Токтың күрт төмендеуі киловольттық индукциялық кернеудің өрбуіне және доғаның пайда болуына себеп болуы мүмкін. Магниттің тұрақты зақымдануы сирек, бірақ компоненттер жергілікті қызу, жоғары кернеу немесе үлкен механикалық күштерден зақымдануы мүмкін. Іс жүзінде, магниттерде әдетте, ауысудың басталуын анықтағанда токты тоқтату немесе шектеу үшін қауіпсіздік құрылғылары орнатылған. Егер үлкен магнит ауысып кетсе, буланып кеткен криогендік сұйықтықтан пайда болған инертті газ операторлар үшін тыныс алу ауасын ығыстырып, асфиксия қаупін тудыруы мүмкін. 2008 жылы CERN-нің Ұлы адрондық коллайдеріндегі суперөткізгіш магниттердің үлкен бөлігі күтпеген жерден ауысып, бірнеше магнитті ауыстыру қажет болды. Деструктивті ауысулардың алдын алу үшін, LHC құрайтын суперөткізгіш магниттер күрделі ауысудан қорғау жүйесі ауысу оқиғасын анықтағанда іске қосылатын жылдам қыздыру элементтерімен жабдықталған. Дипольдік иілгіш магниттер тізбектей қосылғандықтан, әрбір қуат контуры 154 жеке магнитті қамтиды және егер ауысу оқиғасы орын алса, осы магниттердегі барлық жиналған энергия бірден төгілуі керек. Бұл энергия металлдан жасалған массивті шоғырларға беріледі, олар бірнеше секунд ішінде жүздерше градус Цельсийге дейін қызып, кедергілік қызудан пайда болады. Бұл қанағаттандырмас болса да, магниттің ауысуы бөлшектер үдеткішінің жұмысы кезінде "құбылалы оқиға" болып табылады.

A quench is an abnormal termination of magnet operation that occurs when part of the superconducting coil enters the normal (resistive) state. This can occur because the field inside the magnet is too large, the rate of change of field is too large (causing eddy currents and resultant heating in the copper support matrix), or a combination of the two. More rarely a defect in the magnet can cause a quench. When this happens, that particular spot is subject to rapid Joule heating from the enormous current, which raises the temperature of the surrounding regions. This pushes those regions into the normal state as well, which leads to more heating in a chain reaction. The entire magnet rapidly becomes normal (this can take several seconds, depending on the size of the superconducting coil). This is accompanied by a loud bang as the energy in the magnetic field is converted to heat, and rapid boil off of the cryogenic fluid. The abrupt decrease of current can result in kilovolt inductive voltage spikes and arcing. Permanent damage to the magnet is rare, but components can be damaged by localized heating, high voltages, or large mechanical forces. In practice, magnets usually have safety devices to stop or limit the current when the beginning of a quench is detected. If a large magnet undergoes a quench, the inert vapor formed by the evaporating cryogenic fluid can present a significant asphyxiation hazard to operators by displacing breathable air. A large section of the superconducting magnets in CERN's Large Hadron Collider unexpectedly quenched during start up operations in 2008, necessitating the replacement of a number of magnets. In order to mitigate against potentially destructive quenches, the superconducting magnets that form the LHC are equipped with fast ramping heaters that are activated once a quench event is detected by the complex quench protection system. As the dipole bending magnets are connected in series, each power circuit includes 154 individual magnets, and should a quench event occur, the entire combined stored energy of these magnets must be dumped at once. This energy is transferred into dumps that are massive blocks of metal which heat up to several hundreds of degrees Celsius due to the resistive heating in a matter of seconds. Although undesirable, a magnet quench is a "fairly routine event" during the operation of a particle accelerator.

Магниттік "жаттығу"

Кейбір жағдайларда, өте жоғары токтарға арналған суперөткізгіш магниттердің толық жоспарланған токтар мен өрістерде жұмыс істеуі үшін кең көлемді «ішке қадау» (bedding in) қажет болады. Бұл магнитті «үйрету» (training) деп аталады және материалдың есте сақтау әсерінің бір түрін қамтиды. Мұндай жағдай бөлшектерді шашырату коллайдерлерінде, мысалы, CERN-нің Үлкен адрондық коллайдерінде қажет болады. LHC магниттері алғашқы іске қосылу кезінде 8 ТэВ (2 × 4 ТэВ) және екінші іске қосылу кезінде 14 ТэВ (2 × 7 ТэВ) жылдамдықпен жұмыс істеуге жоспарланған, бірақ бастапқыда сәуле үшін тиісінше 3,5 ТэВ және 6,5 ТэВ төмен энергиямен жұмыс істеді. Материалдың бастапқы кристаллографиялық ақауларына байланысты, олар жобаланған токтан төмен деңгейде суперөткізгіштік қабілетін («өлтіру»/quench) жоғалтады. CERN бұл электромагниттік күштердің магниттердегі шағын қозғалыстарға әкелетіндігіне байланысты екенін мәлімдейді, бұл өз кезегінде жоспарланған ток үшін қажетті жоғары дәлдікте жұмыс істегенде суперөткізгіштіктің жоғалуына себеп болады. 1961 жылы Дж. Е. Кунцлер, Е. Бюлер, Ф. С. Л. Хсу және Дж. Х. Верник ниобий мен қалайы қоспасының 8,8 Тесла магнит өрісінде шаршы сантиметрге 100 000 Амперден астам сынаптық суперток тығыздығын көтере алатынын анықтады. Шағындыққа қарамастан, ниобий-қалайы 20 Т-ға дейін магнит өрістерін тудыратын супермагниттерде өте пайдалы екенін дәлелдеді. Тұрақты қосқыш (persistent switch) 1960 жылы Дуайт Адамс Стэнфорд университетінде докторантурадан кейінгі зерттеуші болып жұмыс істеген кезде ойлап тапты. Екінші тұрақты қосқышты 1963 жылы Флорида университетінде М.С. студенті Р. Д. Лихти жасады. Ол UF физика ғимаратындағы көрнекі стендте сақталған. 1962 жылы Т. Г. Берлинкорт және Р. Р. Хэйк ниобий-титан қорытпаларының жоғары сынаптық магнит өрісі мен жоғары сынаптық суперток тығыздығы қасиеттерін ашты. Ниобий-титан қорытпалары ниобий-қалайыға қарағанда әлдеқайда керемет суперөткізгіштік қасиеттерге ие болмаса да, олар өте икемді, оңай өңделеді және экономикалық тиімді. 10 Теслаға дейін магнит өрістерін тудыратын супермагниттерде пайдалы, ниобий-титан қорытпалары ең көп қолданылатын супермагниттік материалдар болып табылады. 1986 жылы Георг Беднорц пен Карл Мюллердің жоғары температуралы суперөткізгіштерді ашуы салаға жаңа серпіліс берді, бұл гелийге қарағанда жұмыс істеуі қиын сұйық азотпен салқындатылатын магниттер мүмкіндігін тудырды. 2007 жылы YBCO орамдары бар магнит 26,8 Тесла әлемдік рекордтық өріске қол жеткізді. АҚШ Ұлттық зерттеу кеңесі 30 Теслалық суперөткізгіш магнит жасауды мақсат етіп отыр. 2014 жылы әлемдік экономикалық белсенділіктің шамамен бес миллиард евросы суперөткізгіштікке тікелей байланысты болды. Бұл көрсеткіштің 80% ниобий-титанды пайдаланатын МРТ жүйелеріне тиесілі болды. 2016 жылы Юн және тағы басқалар. GdBa2Cu3O7-x материалынан жасалған 26 Т оқшауланбаған суперөткізгіш магнитті ұсынды, бұл техника 2013 жылы бұрын хабарланған. 2017 жылы Ұлттық жоғары магниттік өріс зертханасы (NHMFL) жасаған YBCO магниті 32 Т күшпен бұрынғы әлемдік рекордты жаңартты. Бұл барлық суперөткізгіш пайдаланушы магниті, ондаған жылдар бойы жұмыс істеуге арналған. Олар 2018 жылдың наурызында қазіргі рекордты ұстап тұр. 2019 жылы Қытай ғылым академиясының Электр инженерлік институты (IEE, CAS) барлық суперөткізгіш магниттермен 32,35 Т жаңа әлемдік рекордқа қол жеткізді. HTS кіріктірілген магнит үшін де оқшаулау техникасы қолданылмады. 2019 жылы NHMFL сонымен қатар резистивті магнитпен біріктірілген оқшауланбаған YBCO сынақ катушкасын әзірледі және 45,5 Т магнит конфигурациясы үшін үздіксіз магнит өрісінің ең жоғары деңгейі бойынша зертхананың өз әлемдік рекордтарын жаңартты. 2020 жылы HTS магнитін пайдалану арқылы 1,2 ГГц (28,2 Т) ЯМР (NMR) магнитіне қол жеткізілді. 2022 жылы Қытай ғылым академиясының Хефэй физикалық ғылым институттары (HFIPS, CAS) 45,22 Т ең күшті тұрақты магнит өрісі үшін жаңа әлемдік рекордты жариялады, ал 2019 жылы NHMFL 45,5 Т рекордты магнит бірден «өлтіру» (quench) кезінде сәтсіздікке ұшыраған кезде қол жеткізді.

In certain cases, superconducting magnets designed for very high currents require extensive bedding in, to enable the magnets to function at their full planned currents and fields. This is known as "training" the magnet, and involves a type of material memory effect. One situation this is required in is the case of particle colliders such as CERN's Large Hadron Collider. The magnets of the LHC were planned to run at 8 TeV (2 × 4 TeV) on its first run and 14 TeV (2 × 7 TeV) on its second run, but were initially operated at a lower energy of 3.5 TeV and 6.5 TeV per beam respectively. Because of initial crystallographic defects in the material, they will initially lose their superconducting ability ("quench") at a lower level than their design current. CERN states that this is due to electromagnetic forces causing tiny movements in the magnets, which in turn cause superconductivity to be lost when operating at the high precision needed for their planned current. Then, in 1961, J. E. Kunzler, E. Buehler, F. S. L. Hsu, and J. H. Wernick made the discovery that a compound of niobium and tin could support critical supercurrent densities greater than 100,000 amperes per square centimetre in magnetic fields of 8.8 teslas. Despite its brittle nature, niobium–tin has since proved extremely useful in supermagnets generating magnetic fields up to 20 T.

The persistent switch was invented in 1960 by Dwight Adams while a postdoctoral associate at Stanford University. The second persistent switch was constructed at the University of Florida by M. S. student R. D. Lichti in 1963. It has been preserved in a showcase in the UF Physics Building. In 1962, T. G. Berlincourt and R. R. Hake discovered the high critical magnetic field, high critical supercurrent density properties of niobium–titanium alloys. Although niobium–titanium alloys possess less spectacular superconducting properties than niobium–tin, they are highly ductile, easily fabricated, and economical. Useful in supermagnets generating magnetic fields up to 10 teslas, niobium–titanium alloys are the most widely used supermagnet materials. In 1986, the discovery of high temperature superconductors by Georg Bednorz and Karl Müller energized the field, raising the possibility of magnets that could be cooled by liquid nitrogen instead of the more difficult to work with helium. In 2007, a magnet with windings of YBCO achieved a world record field of 26.8. The US National Research Council has a goal of creating a 30 tesla superconducting magnet. Globally in 2014, about five billion euros worth of economic activity resulted from which superconductivity is indispensable. MRI systems, most of which employ niobium–titanium, accounted for about 80% of that total. In 2016, Yoon et al. reported a 26 T no insulation superconducting magnet that they built out of GdBa2Cu3O7–x, using a technique which was previously reported in 2013. In 2017, a YBCO magnet created by the National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL) broke the previous world record with a strength of 32 T. This is an all superconducting user magnet, designed to last for many decades. They hold the current record as of March 2018. In 2019, a new world record of 32.35 T with all superconducting magnet is achieved by Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences (IEE, CAS). No insulation technique for the HTS insert magnet is also used. In 2019, the NHMFL also developed a non insulated YBCO test coil combined with a resistive magnet and broke the lab's own world record for highest continuous magnetic field for any configuration of magnet at 45.5 T.

A 1.2 GHz (28.2 T) NMR magnet was achieved in 2020 using an HTS magnet. In 2022, the Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences (HFIPS, CAS) claims new world record for strongest steady magnetic field of 45.22 T reached, while the previous NHMFL 45.5 T record in 2019 was actually reached when the magnet failed immediately in a quench.

Қолданылуы

Суперөткізгіш магниттер резистивті электромагниттерге қарағанда бірнеше артықшылықтарға ие. Олар 2 Т шамасындағы өрістермен шектелген ферромагниттік ядролы электромагниттерге қарағанда әлдеқайда күшті магнит өрістерін тудыра алады. Өріс көбінесе тұрақты болады, нәтижесінде өлшемдерде шу аз болады. Олар кішкентайрақ болуы мүмкін, сондай-ақ магниттің ортасындағы өріс жасалатын орын темір өзекпен толмай, бос болады. Үлкен магниттер әлдеқайда аз қуатты пайдаланады. Тұрақты күйде (жоғарыда) магнит тек салқындату жабдықтарына қажетті қуатты ғана тұтынады. Жоғары өрістерді салқындатылған резистивті электромагниттермен де қол жеткізуге болады, себебі суперөткізгіш орамдар жоғары өрісте суперөткізгіш емес күйге өтеді. 40 Т-тан асатын тұрақты өрістерге көбінесе Bitter электромагнитін суперөткізгіш магнитпен (көбінесе енгізілген) біріктіру арқылы қол жеткізіледі. Суперөткізгіш магниттер МРТ аппаратурасында, ЯМР жабдықтарында, массалық спектрометрлерде, магниттік бөлу процестерінде және бөлшектерді үдеткіштерінде кеңінен қолданылады.

Темір жол көлігі

Жапонияда Жапон Ұлттық темір жолы, содан кейін Орталық Жапония темір жолы компаниясы (JR Central) суперөткізгіштік магниттік левитацияны (maglev) зерттеу және дамыту бойынша ондаған жылдық жұмыстардан кейін, Жапон үкіметі JR Central компаниясына Токио мен Нагояны, ал кейін Осаканы байланыстыратын Чюо Шинкансенін салуға рұқсат берді.

Бөлшекті жылдамдатушы

SC магниттерінің ең қиын қолданылуларының бірі – LHC бөлшектер үдеткішінде. Оның ниобий-титан (Nb–Ti) магниттері 1,9 К температурада жұмыс істейді, бұл оларды 8,3 Т-да қауіпсіз түрде жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Әрбір магнит 7 МДж энергия сақтайды. Барлық магниттерде 10,4 МДж сақталады. Күнде бір немесе екі рет, протондар 450 ГэВ-тан 7 ТэВ-қа дейін үдетілген кезде, суперөткізгіш иілгіш магниттердің өрісі 0,54 Т-тан 8,3 Т-қа дейін артады.

Құрылыс реакторы

ITER синтез реакторына арналған орталық соленоид және тороидтік өріс суперөткізгіш магниттерінде суперөткізгіш ретінде ниобий-қалайы (Nb3Sn) қолданылады. Орталық соленоидтық орам 46 кА ток өткізеді және 13,5 Т өріс тудырады. 18 тороидтік өріс орамдары 11,8 Т максималды өрісте 41 ГДж (жалпы сомасы?) энергия сақтайды. Олар рекордтық 80 кА токпен сынақтан өтті. Басқа, төменгі өрісті ITER магниттері (PF және CC) ниобий-титанды пайдаланады. ITER магниттерінің көпшілігінің өрісі сағатына көп рет өзгеріледі.

Массалық спектрометр

Бір жоғары ажыратымды массалық спектрометр 21 теслалық СК магнитті қолдану жоспарланған.