Un imán híbrido superconductor-resistivo que alcanza 45.5 teslas

Los campos magnéticos intensos son necesarios en colisionadores de partículas (HE-LHC), reactores de fusión (ITER), medicina (RMI), farmacología (NMR), etc. Desde hace dos décadas el récord de campo magnético estático era de 45 teslas en un sistema híbrido. Se publica en Nature el nuevo récord, 45.5 teslas, también en un sistema híbrido, con un cuprato superconductor que alcanza 14.4 teslas en el interior de un imán resistivo que alcanza 31.1 teslas. El cuprato es REBaCuO (REBa2Cu3Ox, donde RE = Y, Gd) sobre un sustrato de 30 μm de espesor. El imán puede alcanzar una densidad de corriente de 1260 A/mm² (amperios por milímetro cuadrado).

El artículo es Seungyong Hahn, …, Jan Jaroszynski, David C. Larbalestier, «45.5-tesla direct-current magnetic field generated with a high-temperature superconducting magnet,» Nature (12 Jun 2019), doi: 10.1038/s41586-019-1293-1; más información divulgativa en Davide Castelvecchi, «Superconducting magnet breaks strength world record. Magnet generates an unprecedented 45.5-tesla field,» News, Nature (12 Jun 2019), doi: 10.1038/d41586-019-01869-1.

Llamado LBC (Little Big Coil, o pequeña gran bobina) está formado por 12 bobinas de tipo pancake de REBaCuO con una anchura de 4.02 mm y un grosor de 43 μm. Entre cada dos pancakes se sitúa una capa de 30 μm de grosor de una aleación a base de níquel tipo Hastelloy C-276 y una capa de 1.5 μm de REBaCuO. Se han fabricado tres LBC, con LBC1 alcanzando 40 T, LBC2 llegando hasta 42.5 T y LBC3 logrando el récord de 45.5 T.

Los 12 pancakes de ReBaCuO se sitúan en el interior de un criostato de helio líquido de 37 mm de diámetro a su vez en el interior del imán resistivo del MagLab (National High Magnetic Field Laboratory) que alcanza 31.1 T con un consumo de 18 MW. MagLab es el laboratorio de magnetismo más grande y con los imanes más poderosos del mundo; el mayor . Para alcanzar 45.5 T en LBC3 se requiere un proceso de incremento gradual del campo magnético que tarda unos 4000 segundos; en dicho momento, se estima que el ReBaCuO está enfriado a unos 7 K.

Los parámetros de LBC son espectaculares. Un imán con un futuro muy prometedor en muchas aplicaciones. Pero por ahora no hay que olvidar que se trata de un prototipo y que está instalado en el MagLab. Para su aplicación comercial aún falta mucho tiempo. Aún así, en mi opinión, lo más relevante es que apunta a que los cupratos, que suelen ser materiales muy frágiles en este tipo de aplicaciones, pueden tener un futuro muy prometedor. Habrá que estar al tanto de los progresos en esta línea.



3 Comentarios

  1. Estimado Francis, ¿hay alguna factibilidad de usar los nuevos superconductores de alta temperatura (que has comentado en otras entradas) para construir imanes intensos? Quizás no más que el que comentas, pero al menos sin que requieran tanto enfriamiento….Saludos.

    1. Rocker, los superconductores de alta Tc bajo un intenso campo magnético suelen dejar de serlo; muy pocos aguantan (los de tipo II), pero suelen ser materiales cerámicos (cupratos) muy frágiles para aplicaciones comerciales (no permiten fabricar cables, por ejemplo). Así que queda mucha investigación en esta área tan relevante.

  2. Gracias por la respuesta. Muy interesante, a pesar que es una mala noticia. Si por acá la ciencia se le tomara más en serio, de seguro habría ya una solución, jaja.

Deja un comentario

Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 13 junio, 2019
Categoría(s): ✓ Ciencia • Física • Nature • Noticias • Science
Etiqueta(s): ,