Кіріспе
Ниобий және титанның суперөткізгіш қорытпасы. Ниобийтитан (Nb Ti) – алюминий немесе мыс матрицасындағы, әдетте Nb Ti талшықтары түрінде қолданылатын, суперөткізгіш магниттерге арналған II типті суперөткізгіш сым ретінде өнеркәсіпте пайдаланылатын ниобий мен титанның қорытпасы. Оның критикалық температурасы шамамен 10 кельвинге тең. Nb Ti-дың жоғары сыни магнит өрісі және жоғары сыни ток тығыздығы 1962 жылы Atomics International-да Т. Г. Берлинкорт және Р. Р. Хейкпен ашылған. Nb Ti қорытпалары өңдеудің қарапайымдығымен және қолжетімділігімен ерекшеленеді, бұл оларды басқа суперөткізгіш материалдардан ажыратады. Nb Ti қорытпаларының максималды сыни магнит өрісі шамамен 15 теслаға жетеді, сондықтан олар шамамен 10 теслаға дейін магнит өрісін тудыра алатын супермагниттер жасауға қолайлы. Одан да күшті магнит өрістері үшін, ниобийтин сияқты жоғары өнімді суперөткізгіштер көбінесе қолданылады, бірақ оларды жасау қиынырақ және өндіруге қымбат. 2014 жылы әлемдік суперөткізгіштік нарығының құны шамамен 5 миллиард еуроға бағаланды. Nb Ti-ды көп пайдаланатын магниттік-резонанстық томография (МРТ) жүйелері нарықтың жалпы құнының шамамен 80%-ын құрады.
Niobium–titanium (Nb Ti) is an alloy of niobium and titanium, used industrially as a type II superconductor wire for superconducting magnets, normally as Nb Ti fibres in an aluminium or copper matrix. Its critical temperature is about 10 kelvins. The high critical magnetic field and high critical supercurrent density of Nb Ti was discovered in 1962 at Atomics International by T. G. Berlincourt and R. R. Hake. Nb Ti alloys are notable for their easy workability and affordability, distinguishing them from other superconducting materials. Nb Ti alloys have a maximal critical magnetic field of about 15 teslas and, thus, are suitable for fabricating supermagnets capable of generating magnetic fields of up to about 10 teslas. For stronger magnetic fields, higher performance superconductors, such as niobium–tin, are commonly used, but these are more difficult to fabricate and more expensive to produce. The global superconductivity market was valued at around five billion euros in 2014. Magnet resonance imaging (MRI) systems, most of which use Nb Ti, accounted for about 80% of the total market value.
Жоғары өткізгіш магниттер
Аргонн ұлттық зертханасындағы көпіршік камерасында диаметрі 4,8 метрлік Nb Ti магниті бар, ол 1,8 теслалық магнит өрісін тудырады. Фермилабтағы Теватрон үдеткішінің 6,4 километрлік (4 миль) негізгі сақинасында шамамен 1000 Nb Ti SC магниті қолданылды. Магниттер 50 тонна мыс сымдардан оралған, олардың 17 тоннасы Nb Ti талшықтарынан тұрады. Олар 4,5 кельвинде жұмыс істейді және 4,5 теслаға дейін өріс тудырады.
1999 жыл: Релятивистік ауыр иондар коллайдері 3,8 километрлік қос сақтау сақинасында сәулелерді иілу үшін 1740 Nb Ti SC 3,45 теслалық магниттерді пайдаланады. Үлкен адрондық коллайдердегі бөлшектер үдеткішіндегі магниттерде 1200 тонна Nb Ti кабелі бар, оның 470 тоннасы Nb Ti, ал қалғаны мыс. Олар 1,9 кельвинге дейін суытылады, бұл 8,3 теслаға дейінгі өрістердің қауіпсіз жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.
Ниобий-титаннан жасалған суперөткізгіш магнит катушкалары (сұйық гелиймен суытылған) Халықаралық ғарыш станциясындағы Альфа магниттік спектрометр миссиясында пайдалану үшін құрастырылды. Кейіннен олар суперөткізгіш емес магниттермен ауыстырылды. ITER термоядролық реакторы полиоидтық өріс катушкалары үшін ниобий-титанды пайдаланады. 2008 жылы сынақ орамы 52 килоамперде және 6,4 теслада тұрақты жұмыс істеді.
Вендельштейн 7 X гелиотроны магниттері үшін Nb Ti қолданады, олар 3 теслалық өріс құру үшін 4 кельвинге дейін суытылады. SCMagleg пойыздарындағы магниттер үшін Nb Ti қолданылады. Осы технологияны қолданатын пойыз қазіргі уақытта сағатына 603 километрлік пойыз жылдамдығының әлемдік рекордын иеленеді. Ол Токио, Нагоя және Осака қалалары арасындағы жолаушылар тасымалын сағатына 505 километрлік жоспарланған ең жоғары жылдамдықпен қамтамасыз ететін Чуо Шинкансен желісінде пайдаланылатын болады. Токио мен Нагоя арасындағы учаске құрылысы жүріп жатыр, ашылуы 2027 жылға жоспарланған.