Vikan - 17.09.1987, Blaðsíða 26

fræði, en þar eru þau notuð til hröðunar,
geymslu og miðbeiningar einda sem nota á
til tilrauna. Venjulegar koparsegulspólur
geta framleitt segulsvið sem hefur styrkinn
íjögur Tesla, en það er um það bil 200 000
sinnum meira en segulsvið jarðarinnar. I
þessu skyni er nauðsynlegt að nota gífurlegt
magn rafmagns og óheyrilega mikið af vatni
til kælingar. Ofurleiðinn segull, sem fram-
leitt gæti jafnsterkt segulsvið, væri ekki stærri
en fótbolti og hefði næstum enga rafmagns-
neyslu. Aðalkostnaðurinn verður kælingin
en hann verður lítill ef notast verður við
köfnunarefni. Tevatran kjarnahraðallinn við
Fermi stofnunina í Chicago notar til að
mynda 1000 ofurleiðna segla sem kældir eru
með fljótandi helíum. Talið er að seglar þess-
ir lækki rafmagnsreikning stofnunarinnar
um 185 milljónir dollara á ári. Rekstrar-
kostnaðurinn á enn eftir að lækka verulega
ef seglarnir verða gerðir úr háhitaofurleiður-
um sem kældir verða með fljótandi köfnun-
arefni.
í læknisfræði eru ofurleiðnir seglar megin-
uppistaða myndatökutækja sem byggjast á
svokallaðri kjarnsegulhermu. Virkni þessa
tækis nýtir þá staðreynd að róteindir hegða
sér á svipaðan hátt og litlar segulnálar. Ef
líkamanum er komið fyrir í sterku segulsviði
verða róteindir hans, eins og allar segulnál-
ar, fyrir karftvirkni sem verður til þess að
þær hringsóla eða réttara sagt hjakka um
stefnu segulsviðsins, ekki ósvipað skoppara-
kringlu sem strikar út keilu þegar hún
hjakkar um lóðrétta stefnu þyngdarsviðsins.
Ef rafsegulgeislun, sem hefur sömu tíðni
og hjakktíðni róteindarinnar, er nú látin fara
um líkamann veldur hún svokallaðri segul-
hermu, en við það tekur róteindin upp orku
úr rafsegulsviðinu og hjakkar að því loknu
með annarri tíðni um stöðuga stefnu segul-
sviðsins. Róteindirnar skila upptekinni orku
mjög fljótlega í formi rafsegulbylgna sem
nemar og tölvur tækisins greina og umrita í
mynd. Myndin gefur nákvæmar upplýsingar
um þéttni róteinda í líkamanum og víxlverk-
an þeirra við umhverfi sitt sem eru mikilvæg-
ar til greiningar ýmissa sjúkdóma.
Segulsvið kjarnhermumyndatækjanna er
gífurlega sterkt, allt að því 60 000 sinnum
sterkara en segulsvið jarðarinnar. Rekstur
þessara tækja er því dýr þar sem mikið þarf
af fljótandi helíum til kælingar. Þegar nýju
háhitaofurleiðararnir komast í gagnið mun
rekstrarkostnaður lækka verulega.
Háhitaofurleiðarar koma einnig til með
að gegna mikilvægu hlutverki við rannsókn-
ir á svokölluðum kjarnasamruna. Við
kjarnasamruna sameinast léttir atómkjarnar
og mynda annan þyngri en við það losnar
mikil orka úr læðingi. Ferill þessi hefur
ýmsa kosti fram yfir kjarnaklofnun og því
er það trú margra að orkuframleiðsla, sem
byggist á kjarnasamruna, eigi mikla framtíð
fyrir sér. Margvísleg tæknivandamál eru þó
enn óleyst því kjarnasamruni getur einungis
átt sér stað við hitastig sem er af stærðar-
gráðunni 100 milljón gráður á Celsíus. Þar
sem ekki er hægt að búa til geyma fyrir jafn-
heitt efni hefur verið gripið til þess ráðs að
nota flösku- eða slöngulöguð segulsvið til,
að stýra hinu heita efni, sem nefnist plasma,
þannig að það bókstaflega svífur í lausu
lofti. Notkun háhitaofurleiðara til rann-
sókna á þessu sviði mun spara mikla fjár-
muni og eins er trúlegt að með þeim verði
hægt að búa til sterkari segulsvið.
Eitt af þeim vandamálum, sem enn hafa
ekki fengið viðunandi lausn, er hönn-
un meðfærilegra leiðara sem hægt er
að nýta í mismunandi rafrásakerfum.
Nokkur árangur hefur þó náðst í rétta
átt og flestir eru sannfærðir um að endanleg
lausn sé ekki langt undan. Nokkrir vísinda-
menn við Massachusetts Institute of Techno-
logy hafa, í samvinnu við aðra aðila, stofnað
fyrirtækið American Superconducting en því
er ætlað að vinna eingöngu að frekari þróun
sveigjanlegra ofurleiðara.
Til þess að hægt verði að hagnýta háhita-
ofurleiðara í umfangsmiklum mæli er
nauðsynlegt að hanna úr þeim leiðslur sem
leitt geta mikinn straum. Til að byrja með
virtist sumum sem þetta atriði gæti orðið
alvarlegur þröskuldur í vegi hagnýtingar en
þann 11. maí síðastliðinn komu góðar frétt-
ir frá vísindamönnum við IBM í New York
um að þeim hefði tekist að hanna ofurleið-
ara sem leitt gætu 100 sinnum meiri straum
en áður var þekkt. Ofurleiðarinn var gerður
úr alkristallaðri blöndu af yttríni, baríni,
kopar og súrefni og leiddi rúmlega 100 000
amper á fersentímetra við hitastig sem jafn-
gilti fljótandi köfnunarefni. Ef efnið var hins
vegar kælt með fljótandi helíum leiddi það
straum sem nam 200 000 A/cm2. Straum-
styrkurinn féll niður í 100 000 A/cm2 ef
leiðarinn var í segulsviði sem hafði styrkleik-
ann eitt Tesla.
Met þetta var slegið nú í júlí en þá til-
Efri myndin sýnir óreiðu rafeindaflutnings í venjulegum leiðara. Ef leiðarinn er kældur getur hann orðið að ofurleiðara. Þá bindast rafeindirnar
og mynda pör, svokölluð Cooper pör, sem hreyfast án viðnáms í gegnum ofurleiðarann.
26 VIKAN 38. TBL
\