Supravodivé zariadenia dokážu fungovať len pri kryogénych teplotách, čo vyžaduje použitie chladiaceho média, ako je napríklad tekuté hélium. Prevádzka magnetov pri teplotách tekutého hélia je finančne náročna a bod varu hélia je blízko teploty, na ktorú je schladený magnet. Môže nastať situácia, kedy sa v magnete lokálne vytvorí teplo, ktoré spôsobí vyparovanie hélia, zhoršia sa chladiace vlastnosti chladiaceho média a magnet sa môže poškodiť. Avšak, ak sa na povrch magnetu dá tuhé chladiace médium, ktoré by bolo chladené tekutým héliom, vieme zabezpečiť stabilnejšie tepelné podmienky. One of these solid coolants could be water ice, which is cheap and accessible option and offers additional advantages compared to other solid coolants. Jedným z týchto tuhých médii by mohol byť vodný ľad, ktorý je lacný a dostupný a oproti ostatným tuhým chladiacim médiam poskytuje ďalšie výhody. Bohužial, vlastnosti vodného ľadu pri týchto veľmi nízkych teplotách (10-20 K) nie sú kompletne zdokumentované. Preto Pavol Kováč a jeho tím pozbieral dáta z literatúry a ich predchádzajúcich štúdii a zhrnul ich v tejto publikácii, aby ukázali, že vodný ľad umožňuje magnetom pracovať v bezpečnejších podmienkach aj keď dôjde k prudkému prechodu supravodivého magnetu do normálneho stavu (quench). Tieto zistenia boli overené zmeraním cievky vyrobenej z viac-vláknového MgB2 drôtu (Obrázok 1.).
Cievka bola zhotovená z komerčne zakúpeného 18-vláknového MgB2 drôtu. Celková dĺžka drôtu je 20 m a cievka má celkovo 114 závitov v šiestich vrstvách pri faktore vyplnenia prierezu cievky 0.91. Cievka bola vložená do dvojstennej nádoby, ktorá bola naplnená 0.5 litrami de-ionizovanou vodou a následne vložená do 100 mm diery 12 T cryogen-free magnetu s vnútorným cryostatom. Vzorka v de-ionizovanej vode sa schladila z izbovej teploty na 10 K za 10 hodín. Elektrické a magnetické vlastnosti a ohrev cievky sa porovnal s krátkou vzorkou použitého drôtu a namerali sa takmer identické hodnoty (Obrázok 2.). Zlepšené tepelné vlastnosti umožnili cievke bezpečne vygenerovať magnetické polia s týmito hodnotami – 2 T pri 25 K, 3 T pri 20 K a 5 T pri 9 K.
Autori: Pavol Kováč, Marek Búran, Ľubomír Kopera
Odkaz: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011227524001176