El niobio-titanio ( Nb-Ti ) es una aleación de niobio y titanio , que se utiliza industrialmente como alambre superconductor tipo II para imanes superconductores , normalmente como fibras de Nb-Ti en una matriz de aluminio o cobre.
Su temperatura crítica es de unos 10 kelvin . [1]
En 1962, en Atomics International, T. G. Berlincourt y R. R. Hake, [2] [3] descubrieron las propiedades superiores de alto campo magnético crítico y alta densidad de supercorriente crítica del Nb-Ti que, junto con la asequibilidad y la facilidad de trabajo , distinguen las aleaciones de Nb-Ti de miles de otros superconductores y justifican su estatus como los superconductores más utilizados (caballo de batalla).
Con un campo magnético crítico máximo de aproximadamente 15 teslas, las aleaciones de Nb-Ti son adecuadas para fabricar superimanes que generan campos magnéticos de hasta aproximadamente 10 teslas. Para campos magnéticos más altos , se emplean comúnmente superconductores de mayor rendimiento, pero más costosos y menos fáciles de fabricar, como el niobio-estaño .
La parte de la actividad económica mundial para la que la superconductividad es indispensable ascendió a unos cinco mil millones de euros en 2014. [4] Los sistemas de resonancia magnética (MRI), la mayoría de los cuales emplean niobio-titanio, representaron alrededor del 80% de ese total.
Usos notables
Imanes superconductores
Una cámara de burbujas en el Laboratorio Nacional Argonne tiene un imán Nb-Ti de 4.8 metros de diámetro que produce un campo magnético de 1.8 tesla. [5]
Se utilizaron aproximadamente 1000 imanes NbTi SC en el anillo principal de 4 millas de largo del acelerador Tevatron en Fermilab . [6] Los imanes se enrollaron con 50 toneladas de cables de cobre que contenían 17 toneladas de filamentos NbTi. [7] Operan a 4.5 K generando campos de hasta 4.5 tesla.
1999: El colisionador de iones pesados relativista utiliza imanes tesla de 1,740 NbTi SC 3,45 para doblar haces en su anillo de almacenamiento doble de 3,8 km. [8]
En el acelerador de partículas del Gran Colisionador de Hadrones , los imanes (que contienen 1200 toneladas de cable NbTi [9] de las cuales 470 toneladas son Nb-Ti [10] y el resto cobre) se enfrían a 1,9 K para permitir un funcionamiento seguro en campos de hasta 8,3 T.
Las bobinas magnéticas superconductoras de niobio-titanio (enfriadas con helio líquido) se construyeron para ser utilizadas en la misión del Espectrómetro Magnético Alfa que volará en la Estación Espacial Internacional . Más tarde fueron reemplazados por imanes no superconductores.
El reactor de fusión experimental ITER utiliza niobio-titanio para sus bobinas de campo poloidal. En 2008, una bobina de prueba logró un funcionamiento estable a 52 kA y 6,4 Tesla. [11]
El estelarizador Wendelstein 7-X usa NbTi para sus imanes, enfriado a 4 K para crear un campo de 3 teslas.
Galería
Ver también
- Niobio-estaño
- Vanadio-galio , utilizable hasta 18 tesla
Otras lecturas
- Nb-Ti - desde los inicios hasta la perfección - descubrimiento de las mejores composiciones y diseños de conductores y métodos de fabricación.
Referencias
- ^ Charifoulline, Z. (mayo de 2006). "Medidas de relación de resistividad residual (RRR) de hebras de cable NbTi superconductores del LHC" . Transacciones IEEE sobre superconductividad aplicada . 16 (2): 1188-1191. Código Bibliográfico : 2006ITAS ... 16.1188C . doi : 10.1109 / TASC.2006.873322 .
- ^ TG Berlincourt y RR Hake (1962). "Estudios de campo magnético pulsado de aleaciones de metales de transición superconductores en densidades de corriente alta y baja". Toro. Soy. Phys. Soc. 2 (7): 408.
- ^ TG Berlincourt (1987). "Aparición de NbTi como material de supermagnet" . Criogenia . 27 (6): 283. Bibcode : 1987Cryo ... 27..283B . doi : 10.1016 / 0011-2275 (87) 90057-9 .
- ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 11 de agosto de 2014 . Consultado el 17 de mayo de 2015 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ "Imanes superconductores" . Hiperfísica . Consultado el 4 de enero de 2019 .
- ^ R. Scanlan (mayo de 1986). "Estudio de material superconductor de alto campo para imanes aceleradores" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 30 de agosto de 2011 . Consultado el 30 de agosto de 2011 .
- ^ Robert R. Wilson (1978). "El Tevatron" (PDF) . Fermilab . Consultado el 4 de enero de 2019 .
- ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 7 de junio de 2011 . Consultado el 7 de diciembre de 2009 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ Lucio Rossi (22 de febrero de 2010). "Superconductividad: su papel, su éxito y sus retrocesos en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN" . Ciencia y tecnología de superconductores . 23 (3): 034001. Código Bibliográfico : 2010SuScT..23c4001R . doi : 10.1088 / 0953-2048 / 23/3/034001 .
- ^ Estado de la producción en masa del cable superconductor LHC 2002
- ^ "Hitos en la historia del proyecto ITER" . iter.org . 2011 . Consultado el 31 de marzo de 2011 .
La bobina de prueba logra un funcionamiento estable a 52 kA y 6,4 Tesla.