Technological applications of superconductivity
সুপারকন্ডাক্টিভিটির প্রযুক্তিগত প্রয়োগগুলির মধ্যে রয়েছেঃ এসকিউইউআইডি (সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম ইন্টারফেরেন্স ডিভাইস)-এর উপর ভিত্তি করে সংবেদনশীল ম্যাগনেটমিটারের উৎপাদন দ্রুত ডিজিটাল সার্কিট (জোসেফসন জংশন এবং দ্রুত একক ফ্লাক্স কোয়ান্টাম প্রযুক্তি সহ), ম্যাগলেভ ট্রেনে ব্যবহৃত শক্তিশালী সুপারকন্ডাক্টিং বৈদ্যুতিন চৌম্বক, চৌম্বকীয় অনুরণন ইমেজিং (এমআরআই) এবং পারমাণবিক চৌম্বকীয় অনুরণন (এনএমআর) মেশিন, চৌম্বকীয় কনফিনেমেন্ট ফিউশন চুল্লি (যেমন। টোকাম্যাকস), এবং কণা ত্বরণকারী লো-লস পাওয়ার কেবল আরএফ এবং মাইক্রোওয়েভ ফিল্টারগুলিতে ব্যবহৃত বিম-স্টিয়ারিং এবং ফোকাসিং চুম্বক (উদাহরণস্বরূপ, মোবাইল ফোন বেস স্টেশনগুলির পাশাপাশি সামরিক অতি-সংবেদনশীল/নির্বাচিত রিসিভারগুলির জন্য) দ্রুত ফল্ট কারেন্ট ট্রানজিশন এজ সেন্সর, সুপারকন্ডাক্টিং বোলোমিটার, সুপারকন্ডাক্টিং টানেল জংশন ডিটেক্টর, কাইনেটিক ইন্ডাক্ট্যান্স ডিটেক্টর এবং সুপারকন্ডাক্টিং ন্যানোওয়্যার একক-ফোটন ডিটেক্টর রেলগান এবং কয়েলগান চৌম্বক বৈদ্যুতিক মোটর এবং জেনারেটর নিম্ন-তাপমাত্রার অতিপরিবাহী চৌম্বক অনুরণন ইমেজিং এবং পারমাণবিক চৌম্বক অনুরণন সহ উচ্চ সংবেদনশীলতা কণা সনাক্তকারীকে সীমাবদ্ধ করে। এটি অক্সফোর্ড ইন্সট্রুমেন্টস এবং সিমেন্সের মতো সংস্থাগুলির জন্য বহু বিলিয়ন মার্কিন ডলারের বাজারের প্রতিনিধিত্ব করে। চুম্বকগুলি সাধারণত নিম্ন-তাপমাত্রার অতিপরিবাহী (এলটিএস) ব্যবহার করে কারণ তরল হিলিয়াম তাপমাত্রায় এলটিএস যন্ত্রগুলিকে শীতল করার প্রয়োজনীয়তা সত্ত্বেও উচ্চ-তাপমাত্রার অতিপরিবাহীগুলি এখনও প্রয়োজনীয় উচ্চ, স্থিতিশীল এবং বড়-ভলিউম ক্ষেত্রগুলি কার্যকরভাবে সরবরাহ করার জন্য যথেষ্ট সস্তা নয়। উচ্চ ক্ষেত্রের বৈজ্ঞানিক চুম্বকগুলিতেও অতিপরিবাহী ব্যবহার করা হয়। পার্টিকল অ্যাক্সিলারেটর এবং চৌম্বকীয় ফিউশন যন্ত্র পার্টিকল অ্যাক্সিলারেটর যেমন লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডারে প্রচুর পরিমাণে এলটিএসের প্রয়োজন হয় এমন অনেক উচ্চ ক্ষেত্রের বৈদ্যুতিন চৌম্বক অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে। এল. এইচ. সি চুম্বক নির্মাণের জন্য পাঁচ বছরের জন্য বিশ্বের নাইওবিয়াম-টাইটানিয়াম তারের উৎপাদনের 28 শতাংশেরও বেশি প্রয়োজন হয়, এল. এইচ. সি-র বিশাল পরীক্ষামূলক আবিষ্কারকগুলির জন্য চুম্বকগুলিতে প্রচুর পরিমাণে এন. বি. টি. আই ব্যবহার করা হয়। প্রচলিত ফিউশন মেশিনগুলি (জেইটি, এসটি-40, এনটিএসএক্স-ইউ এবং এমএএসটি) তামার ব্লক ব্যবহার করে। এটি তাদের ক্ষেত্রকে 1-3 টেসলার মধ্যে সীমাবদ্ধ করে। 2024-2026 সময়সীমার জন্য বেশ কয়েকটি সুপারকন্ডাক্টিং ফিউশন মেশিনের পরিকল্পনা করা হয়েছে। এর মধ্যে রয়েছে আইটিইআর, এআরসি এবং এসটি-40-এর পরবর্তী সংস্করণ। উচ্চ তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টর যোগ করার ফলে টোকামাকদের একটি নতুন প্রজন্মের জন্য ক্ষেত্রগুলিতে (10-13 টেসলা) মাত্রার উন্নতির ক্রম পাওয়া উচিত। উচ্চ-তাপমাত্রার অতিপরিবাহীতা উচ্চ-তাপমাত্রার অতিপরিবাহী (এইচ. টি. এস)-এর বাণিজ্যিক প্রয়োগগুলি এখনও পর্যন্ত আবিষ্কৃত উপকরণগুলির অন্যান্য বৈশিষ্ট্য দ্বারা সীমাবদ্ধ। সুপারকন্ডাক্টিং তাপমাত্রায় শীতল হওয়ার জন্য এইচ. টি. এস-এর শুধুমাত্র তরল নাইট্রোজেন প্রয়োজন, তরল হিলিয়াম নয়। যাইহোক, বর্তমানে পরিচিত উচ্চ-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টরগুলি ভঙ্গুর সিরামিক যা তৈরি করা ব্যয়বহুল এবং সহজেই তার বা অন্যান্য দরকারী আকারে গঠিত হয় না। অতএব, এইচ. টি. এস-এর জন্য প্রয়োগগুলি হল যেখানে এর কিছু অন্যান্য অভ্যন্তরীণ সুবিধা রয়েছে, যেমন। মধ্যেঃ এল. টি. এস যন্ত্রের জন্য কম তাপীয় ক্ষতির তড়িৎ প্রবাহ (কম তাপ পরিবাহিতা), আর. এফ এবং মাইক্রোওয়েভ ফিল্টার (আর. এফ-এর প্রতি কম প্রতিরোধ), এবং ক্রমবর্ধমানভাবে বিশেষজ্ঞ বৈজ্ঞানিক চুম্বকের ক্ষেত্রে, বিশেষত যেখানে আকার এবং বিদ্যুৎ খরচ গুরুত্বপূর্ণ (যদিও এইচ. টি. এস তারের এই প্রয়োগগুলিতে এল. টি. এস-এর তুলনায় অনেক বেশি ব্যয়বহুল, এটি আপেক্ষিক ব্যয় এবং শীতলকরণের সুবিধার দ্বারা সামঞ্জস্য করা যেতে পারে); র্যাম্প ক্ষেত্রের ক্ষমতা কাঙ্ক্ষিত (এইচ. টি. এস-এর অপারেটিং তাপমাত্রার উচ্চতর এবং বিস্তৃত পরিসর মানে ক্ষেত্রের দ্রুত পরিবর্তন পরিচালনা করা যেতে পারে); অথবা ক্রায়োজেন মুক্ত অপারেশন কাঙ্ক্ষিত (এল. টি. এস-এর জন্য সাধারণত তরল হিলিয়ামের প্রয়োজন হয়, যা আরও দুর্লভ এবং ব্যয়বহুল হয়ে উঠছে)। এইচ. টি. এস-ভিত্তিক সিস্টেম এইচ. টি. এস-এর প্রয়োগ বৈজ্ঞানিক এবং শিল্প চুম্বকগুলিতে রয়েছে, যার মধ্যে এন. এম. আর এবং এম. আর. আই সিস্টেমে ব্যবহার রয়েছে। বাণিজ্যিক ব্যবস্থা এখন প্রতিটি বিভাগে উপলব্ধ। এছাড়াও এইচ. টি. এস-এর একটি অন্তর্নিহিত বৈশিষ্ট্য হল যে এটি এল. টি. এস-এর তুলনায় অনেক বেশি চৌম্বক ক্ষেত্র সহ্য করতে পারে, তাই তরল হিলিয়াম তাপমাত্রায় এইচ. টি. এস-কে এল. টি. এস চুম্বকের ভিতরে খুব উচ্চ-ক্ষেত্র সন্নিবেশের জন্য অন্বেষণ করা হচ্ছে। ভবিষ্যতের প্রতিশ্রুতিশীল শিল্প ও বাণিজ্যিক এইচটিএস প্রয়োগগুলির মধ্যে রয়েছে ইন্ডাকশন হিটার, ট্রান্সফরমার, ফল্ট কারেন্ট লিমিটার, পাওয়ার স্টোরেজ, মোটর এবং জেনারেটর, ফিউশন চুল্লি (আইটিইআর দেখুন) এবং চৌম্বকীয় উত্তোলন যন্ত্র। প্রাথমিক প্রয়োগগুলি হবে যেখানে ছোট আকারের সুবিধা, কম ওজন বা দ্রুত বিদ্যুৎ পরিবর্তন করার ক্ষমতা (ফল্ট কারেন্ট সীমাবদ্ধকারী) অতিরিক্ত খরচের চেয়ে বেশি। দীর্ঘমেয়াদী পরিবাহী মূল্য হ্রাস হিসাবে এইচ. টি. এস সিস্টেমগুলি শুধুমাত্র শক্তি দক্ষতার ভিত্তিতে প্রয়োগের অনেক বিস্তৃত পরিসরে প্রতিযোগিতামূলক হওয়া উচিত। (পাওয়ার সিস্টেমে এইচটিএস প্রযুক্তির খেলার অবস্থা এবং জেনারেশন 2 কন্ডাক্টরের উন্নয়নের অবস্থা সম্পর্কে তুলনামূলকভাবে প্রযুক্তিগত এবং মার্কিন-কেন্দ্রিক দৃষ্টিভঙ্গির জন্য দেখুন বৈদ্যুতিক সিস্টেমের জন্য সুপারকন্ডাক্টিভিটি 2008 ইউএস ডিওই বার্ষিক পিয়ার রিভিউ।) হলব্রুক সুপারকন্ডাক্টর প্রকল্প, যা এল. আই. পি. এ প্রকল্প নামেও পরিচিত, বিশ্বের প্রথম উৎপাদন সুপারকন্ডাক্টিং ট্রান্সমিশন পাওয়ার কেবলের নকশা এবং নির্মাণের একটি প্রকল্প। 2008 সালের জুন মাসের শেষের দিকে লং আইল্যান্ড পাওয়ার অথরিটি (এল. আই. পি. এ) দ্বারা কেবলটি চালু করা হয়। শহরতলির লং আইল্যান্ড বৈদ্যুতিক সাবস্টেশনটি প্রায় 600 মিটার দীর্ঘ ভূগর্ভস্থ কেবল সিস্টেম দ্বারা খাওয়ানো হয় যা আমেরিকান সুপারকন্ডাক্টর দ্বারা নির্মিত প্রায় উচ্চ-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টর তারের সমন্বয়ে গঠিত, ভূগর্ভস্থ ইনস্টল করা এবং তরল নাইট্রোজেন দিয়ে শীতল, অতিরিক্ত শক্তি সরবরাহের জন্য প্রয়োজনীয় ব্যয়বহুল রাইট-অফ-ওয়েকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে। উপরন্তু, তারের স্থাপন ওভারহেড বিদ্যুৎ লাইনের জন্য কঠোর অনুমতি জটিলতা এড়িয়ে যায় এবং ওভারহেড বিদ্যুৎ লাইনের জন্য জনসাধারণের উদ্বেগের জন্য একটি সমাধানের প্রস্তাব দেয়। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের প্রথম পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি বাজারের কেন্দ্র ট্রেস অ্যামিগাস প্রকল্পের জন্য আমেরিকান সুপারকন্ডাক্টরকে বেছে নেওয়া হয়েছিল। ট্রেস অ্যামিগাস পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি বাজারের কেন্দ্র হবে সুপারকন্ডাক্টর বিদ্যুৎ পাইপলাইনের একটি বহু-মাইল, ত্রিভুজাকার বিদ্যুৎ পথ যা তিনটি মার্কিন পাওয়ার গ্রিডের (ইস্টার্ন ইন্টার কানেকশন, ওয়েস্টার্ন ইন্টার কানেকশন এবং টেক্সাস ইন্টার কানেকশন) মধ্যে অনেক গিগাওয়াট বিদ্যুৎ স্থানান্তর এবং ভারসাম্য বজায় রাখতে সক্ষম। প্রচলিত পাওয়ার লাইনের বিপরীতে, এটি এসি কারেন্টের পরিবর্তে ডিসি হিসাবে শক্তি স্থানান্তর করবে। এটি নিউ মেক্সিকোর ক্লোভিসে অবস্থিত হবে। জার্মানির এসেন শহরে 1 কিলোমিটার দীর্ঘতম সুপারকন্ডাক্টিং পাওয়ার কেবল উৎপাদন করা হয়। এটি একটি 10 কেভি তরল নাইট্রোজেন শীতল তার। তারটি সমতুল্য 110 কেভি নিয়মিত তারের চেয়ে ছোট এবং নিম্ন ভোল্টেজের ছোট ট্রান্সফরমারের অতিরিক্ত সুবিধা রয়েছে। জার্মানির ভোয়ের্দেতে একটি অ্যালুমিনিয়াম কারখানা 200 কেএ বহনকারী তারের জন্য সুপারকন্ডাক্টর ব্যবহার করার পরিকল্পনা করেছে, কম আয়তন এবং উপাদানের চাহিদাকে সুবিধা হিসাবে উল্লেখ করে। ম্যাগনেসিয়াম ডাইবরাইড হল বিএসসিসিও বা ওয়াইবিসিও-র তুলনায় অনেক সস্তা সুপারকন্ডাক্টর, যা এলটিএস-এর মতো একই বলপার্কে প্রতি দৈর্ঘ্যে বিদ্যুৎ বহন ক্ষমতা (খরচ/(কেএ * এম)) ব্যয়ের দিক থেকে অনেক সস্তা, এবং এই ভিত্তিতে অনেক উৎপাদিত তার তামার তুলনায় ইতিমধ্যেই সস্তা। উপরন্তু, এম. জি. বি. 2 এল. টি. এস-এর চেয়ে বেশি তাপমাত্রায় সুপারকন্ডাক্ট করে (এর ক্রিটিক্যাল তাপমাত্রা 39 কেলভিন, এন. বি. টি. আই-এর জন্য 10 কেলভিন এবং এন. বি. 3এস. এন-এর জন্য 18.3 কেলভিন-এর তুলনায় কম), এটি ক্রায়োজেন-মুক্ত চুম্বকগুলিতে বা সম্ভবত শেষ পর্যন্ত তরল হাইড্রোজেনে <আই. ডি. 1> কে-তে ব্যবহার করার সম্ভাবনা প্রবর্তন করে। তবে এম. জি. বি. 2 চৌম্বক ক্ষেত্রে সীমাবদ্ধ, এটি এই উচ্চ তাপমাত্রায় সহ্য করতে পারে, তাই উচ্চতর ক্ষেত্রের প্রয়োগগুলিতে এর প্রতিযোগিতামূলকতা প্রদর্শনের জন্য আরও গবেষণা প্রয়োজন। আটকে থাকা ক্ষেত্রের চুম্বকগুলি একটি সংক্ষিপ্ত চৌম্বক ক্ষেত্রের কাছে অতিপরিবাহী উপকরণগুলিকে উন্মুক্ত করে জেনারেটরের মতো মেশিনে ব্যবহারের জন্য ক্ষেত্রটিকে আটকে রাখতে পারে। কিছু কিছু ক্ষেত্রে এগুলি ঐতিহ্যবাহী স্থায়ী চুম্বককে প্রতিস্থাপন করতে পারে। নোট সুপারকন্ডাক্টিভিটি