વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીમાં સુપરકન્ડક્ટિવિટીનો ઉપયોગ

સુપરકન્ડક્ટિવિટીને ક્વોન્ટમ ઘટના કહેવામાં આવે છે, જેમાં એ હકીકતનો સમાવેશ થાય છે કે કેટલીક સામગ્રી, જ્યારે તેમનું તાપમાન ચોક્કસ નિર્ણાયક મૂલ્ય પર લાવવામાં આવે છે, ત્યારે શૂન્ય વિદ્યુત પ્રતિકાર પ્રદર્શિત કરવાનું શરૂ કરે છે.

આજે, વૈજ્ઞાનિકો પહેલાથી જ ઘણા સો તત્વો, એલોય અને સિરામિક્સ જાણે છે કે આ રીતે વર્તે છે. એક વાહક જે સુપરકન્ડક્ટીંગ સ્થિતિમાં ગયો છે તે બતાવવાનું શરૂ કરે છે કે શું કહેવાય છે Meissner અસર, જ્યારે તેના જથ્થામાંથી ચુંબકીય ક્ષેત્ર સંપૂર્ણપણે બહારની તરફ વિસ્થાપિત થાય છે, જે, અલબત્ત, કાલ્પનિક આદર્શ, એટલે કે શૂન્ય પ્રતિકારની શરતો હેઠળ સામાન્ય વહન સાથે સંકળાયેલ અસરોના શાસ્ત્રીય વર્ણનનો વિરોધાભાસ કરે છે.

1986 થી 1993 ના સમયગાળામાં, સંખ્યાબંધ ઉચ્ચ-તાપમાન સુપરકન્ડક્ટરની શોધ કરવામાં આવી હતી, એટલે કે, જે સુપરકન્ડક્ટિંગ સ્થિતિમાં પસાર થાય છે તે હવે પ્રવાહી હિલીયમ (4.2 K) ના ઉત્કલન બિંદુ જેવા નીચા તાપમાને નથી, પરંતુ ઉકળતા સમયે. પ્રવાહી નાઇટ્રોજનનું બિંદુ (77 K) - 18 ગણું વધારે, જે પ્રયોગશાળાની સ્થિતિમાં હિલીયમ કરતાં ઘણું સરળ અને સસ્તું પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

વ્યવહારિક એપ્લિકેશનમાં રસ વધ્યો સુપરવાહકતા 1950 ના દાયકામાં શરૂ થયું જ્યારે પ્રકાર II સુપરકન્ડક્ટર, તેમની ઉચ્ચ વર્તમાન ઘનતા અને ચુંબકીય ઇન્ડક્શન સાથે, ક્ષિતિજ પર તેજસ્વી રીતે આવ્યા. પછી તેઓએ વધુ અને વધુ વ્યવહારુ મહત્વ પ્રાપ્ત કરવાનું શરૂ કર્યું.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો નિયમ અમને કહે છે કે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની આસપાસ હંમેશા હોય છે ચુંબકીય ક્ષેત્ર... અને સુપરકન્ડક્ટરો પ્રતિકાર વિના વર્તમાનનું સંચાલન કરતા હોવાથી, આવી સામગ્રીને યોગ્ય તાપમાને જાળવી રાખવા અને આ રીતે આદર્શ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ બનાવવા માટેના ભાગો મેળવવા માટે તે પૂરતું છે.

ઉદાહરણ તરીકે, મેડિકલ ડાયગ્નોસ્ટિક્સમાં, મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ ટેકનોલોજીમાં ટોમોગ્રાફ્સમાં શક્તિશાળી સુપરકન્ડક્ટિંગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનો ઉપયોગ સામેલ છે. તેમના વિના, ડોકટરો સ્કેલપેલનો ઉપયોગ કર્યા વિના માનવ શરીરના આંતરિક પેશીઓની આવી પ્રભાવશાળી ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન છબીઓ પ્રાપ્ત કરી શકશે નહીં.

નિઓબિયમ-ટાઇટેનિયમ અને નિઓબિયમ-ટીન ઇન્ટરમેટાલિક્સ જેવા સુપરકન્ડક્ટિંગ એલોયને ખૂબ મહત્વ મળ્યું છે, જેમાંથી સ્થિર પાતળા સુપરકન્ડક્ટિંગ ફિલામેન્ટ્સ અને સ્ટ્રેન્ડેડ વાયર મેળવવાનું તકનીકી રીતે સરળ છે.

વૈજ્ઞાનિકોએ લાંબા સમયથી ઉચ્ચ ઠંડક ક્ષમતા (પ્રવાહી હિલીયમના તાપમાનના સ્તરે) સાથે લિક્વીફાયર અને રેફ્રિજરેટર્સ બનાવ્યા છે, તેઓએ જ યુએસએસઆરમાં સુપરકન્ડક્ટીંગ ટેક્નોલોજીના વિકાસમાં ફાળો આપ્યો હતો. તે પછી પણ, 1980 ના દાયકામાં, મોટી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિસ્ટમ્સ બનાવવામાં આવી હતી.

વિશ્વની પ્રથમ પ્રાયોગિક સુવિધા, T-7, લોન્ચ કરવામાં આવી હતી, જે ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવાની સંભાવનાનો અભ્યાસ કરવા માટે રચાયેલ છે, જ્યાં ટોરોઇડલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવવા માટે સુપરકન્ડક્ટીંગ કોઇલની જરૂર છે.મોટા કણોના પ્રવેગકમાં, સુપરકન્ડક્ટીંગ કોઇલનો ઉપયોગ પ્રવાહી હાઇડ્રોજન બબલ ચેમ્બરમાં પણ થાય છે.

ટર્બાઇન જનરેટર વિકસિત અને બનાવવામાં આવે છે (છેલ્લી સદીના 80 ના દાયકામાં, અતિ-શક્તિશાળી ટર્બાઇન જનરેટર KGT-20 અને KGT-1000 સુપરકન્ડક્ટરના આધારે બનાવવામાં આવ્યા હતા), ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ, કેબલ્સ, ચુંબકીય વિભાજક, પરિવહન પ્રણાલી, વગેરે.

ફ્લોમીટર્સ, લેવલ ગેજ્સ, બેરોમીટર્સ, થર્મોમીટર્સ — સુપરકન્ડક્ટર્સ આ તમામ ચોકસાઇવાળા સાધનો માટે ઉત્તમ છે. સુપરકન્ડક્ટર્સના ઔદ્યોગિક ઉપયોગના મુખ્ય મુખ્ય ક્ષેત્રો બે રહે છે: ચુંબકીય સિસ્ટમ્સ અને ઇલેક્ટ્રિકલ મશીનો.

સુપરકન્ડક્ટર ચુંબકીય પ્રવાહને પસાર કરતું નથી, આનો અર્થ એ છે કે આ પ્રકારનું ઉત્પાદન ચુંબકીય કિરણોત્સર્ગનું રક્ષણ કરે છે. સુપરકન્ડક્ટર્સની આ મિલકતનો ઉપયોગ ચોકસાઇ માઇક્રોવેવ ઉપકરણોમાં તેમજ શક્તિશાળી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન જેવા પરમાણુ વિસ્ફોટના આવા ખતરનાક નુકસાનકારક પરિબળ સામે રક્ષણ કરવા માટે થાય છે.

પરિણામે, નીચા-તાપમાનના સુપરકન્ડક્ટર સંશોધન સાધનો જેમ કે પાર્ટિકલ એક્સિલરેટર્સ અને ફ્યુઝન રિએક્ટરમાં ચુંબક બનાવવા માટે અનિવાર્ય રહે છે.

મેગ્નેટિક લેવિટેશન ટ્રેનો, જેનો આજે જાપાનમાં સક્રિયપણે ઉપયોગ થાય છે, તે હવે 600 કિમી/કલાકની ઝડપે આગળ વધી શકે છે અને તેણે લાંબા સમયથી તેમની સંભવિતતા અને કાર્યક્ષમતા સાબિત કરી છે.

સુપરકન્ડક્ટર્સમાં વિદ્યુત પ્રતિકારની ગેરહાજરી વિદ્યુત ઊર્જાને સ્થાનાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયાને વધુ આર્થિક બનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ભૂગર્ભમાં નાખેલી સુપરકન્ડક્ટિંગ પાતળી કેબલ સૈદ્ધાંતિક રીતે પાવર ટ્રાન્સમિટ કરી શકે છે જેને પરંપરાગત રીતે ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે વાયરના જાડા બંડલ-એક બોજારૂપ લાઇનની જરૂર પડશે.

હાલમાં, સિસ્ટમ દ્વારા સતત નાઇટ્રોજન પંપ કરવાની જરૂરિયાત સાથે સંકળાયેલ માત્ર ખર્ચ અને જાળવણી મુદ્દાઓ સુસંગત રહે છે. જો કે, 2008 માં, અમેરિકન સુપરકન્ડક્ટરે સફળતાપૂર્વક ન્યૂયોર્કમાં પ્રથમ કોમર્શિયલ સુપરકન્ડક્ટિંગ ટ્રાન્સમિશન લાઇન શરૂ કરી.

વધુમાં, ત્યાં ઔદ્યોગિક બેટરી ટેક્નોલોજી છે જે આજે સતત ફરતા પ્રવાહના સ્વરૂપમાં ઊર્જાને એકઠા અને સંગ્રહિત (સંગ્રહિત) કરવાની મંજૂરી આપે છે.

સુપરકન્ડક્ટરને સેમિકન્ડક્ટર સાથે જોડીને, વૈજ્ઞાનિકો અલ્ટ્રાફાસ્ટ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સ બનાવી રહ્યા છે જે વિશ્વને નવી પેઢીની કમ્પ્યુટિંગ ટેક્નોલોજીનો પરિચય કરાવે છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતા પર સુપરકન્ડક્ટીંગ સ્થિતિમાં પદાર્થના સંક્રમણ તાપમાનની અવલંબનની ઘટના એ નિયંત્રિત પ્રતિરોધકો - ક્રાયોટ્રોનનો આધાર છે.

આ ક્ષણે, અલબત્ત, અમે ઉચ્ચ-તાપમાન સુપરકન્ડક્ટર્સ મેળવવાની દિશામાં પ્રગતિના સંદર્ભમાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ વિશે વાત કરી શકીએ છીએ.

ઉદાહરણ તરીકે, મેટલ-સિરામિક કમ્પોઝિશન YBa2Cu3Ox નાઇટ્રોજનના લિક્વિફેક્શન તાપમાનથી ઉપરના તાપમાને સુપરકન્ડક્ટિંગ સ્થિતિમાં જાય છે!

જો કે, આમાંના મોટાભાગના ઉકેલો એ હકીકતને કારણે છે કે મેળવેલ નમૂનાઓ નાજુક અને અસ્થિર છે; તેથી, ઉપરોક્ત નિઓબિયમ એલોય હજુ પણ ટેકનોલોજીમાં સુસંગત છે.

સુપરકન્ડક્ટર્સ ફોટોન ડિટેક્ટર બનાવવાનું શક્ય બનાવે છે. તેમાંના કેટલાક એન્ડ્રીવ પ્રતિબિંબનો ઉપયોગ કરે છે, અન્ય જોસેફસન અસર, નિર્ણાયક પ્રવાહની હાજરીની હકીકત વગેરેનો ઉપયોગ કરે છે.

ઇન્ફ્રારેડ રેન્જમાંથી સિંગલ ફોટોન રેકોર્ડ કરવા માટે ડિટેક્ટર્સ બનાવવામાં આવ્યા છે, જે અન્ય રેકોર્ડિંગ સિદ્ધાંતો, જેમ કે ફોટોઇલેક્ટ્રિક મલ્ટિપ્લાયર્સ વગેરે પર આધારિત ડિટેક્ટર પર ઘણા ફાયદા દર્શાવે છે.

સુપરકન્ડક્ટર્સમાં વમળના આધારે મેમરી કોષો બનાવી શકાય છે. કેટલાક ચુંબકીય સોલિટોન પહેલેથી જ સમાન રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે. દ્વિ-પરિમાણીય અને ત્રિ-પરિમાણીય ચુંબકીય સોલિટોન પ્રવાહીમાં વોર્ટિસીસ જેવા જ હોય ​​છે, જ્યાં સ્ટ્રીમલાઇનની ભૂમિકા ડોમેન ગોઠવણી રેખાઓ દ્વારા ભજવવામાં આવે છે.

સ્ક્વિડ્સ લઘુચિત્ર રિંગ-આધારિત સુપરકન્ડક્ટર ઉપકરણો છે જે ચુંબકીય પ્રવાહ અને ઇલેક્ટ્રિક વોલ્ટેજમાં થતા ફેરફારો વચ્ચેના સંબંધના આધારે કાર્ય કરે છે. આવા સૂક્ષ્મ ઉપકરણો પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રને માપવા માટે સક્ષમ અત્યંત સંવેદનશીલ મેગ્નેટોમીટરમાં તેમજ સ્કેન કરેલા અવયવોના મેગ્નેટોગ્રામ મેળવવા માટેના તબીબી સાધનોમાં કામ કરે છે.