Wie wird eigentlich in eine Spule aus Supraleitendem Material (wie bei Kernfusionsreaktoren) eigentlich ein Strom eingeprägt? Funktioniert das induktiv, nach einem ähnlichen Prinzip wie bei einem Sperrwandler?
Folgt einer Gleichspannung! Das ist eine Wissenschaft und sehr geheim...
Also, so wie ich bei unseren FTMS-Magneten das verstanden habe, wird lokal ein Teil der Spule mit einer Heizwendel über die Sprungtemperatur erhitzt und an dieser Stelle ein Strom eingespeist, der dann durch den 0-Ohm-Teil fließt. Anschließend wird die Heizung abgeschaltet und wenn sich der Teil wieder abkühlt, fließt der Strom im "Kreis" durch die Magnetspule.
Ich kenn das so: Die Spule ist in sich komplett geschlossen, Anfang und Ende also kurzgeschlossen. Dicht nebeneinander sind die Anschlüsse aus "normalem" Material (Kupfer) angebracht. Jetzt wird die Stelle zwischen den Anschlüssen leicht geheizt, bis sie nicht mehr supraleitend ist. Dann kann Strom eingespeist werden. Wenn der gewünschte Strom erreicht ist, läßt man den Teil der Spule zwischen den Anschlüssen wieder abkühlen. Dann kann der Strom endlos in der Spule fließen und das Netzteil kann abgeklemmt werden. MfG Klaus
Beitrag #5092825 wurde vom Autor gelöscht.
Ich stelle mir das so vor: Wenn z.B. ein Gleichfeld benötigt wird, wird die supraleitende Spule nicht geschlossen, sondern nach aussen verlängert und dort ein Strom eingespeisst. Sobald der Strom fliesst, kann man die "Überbrückung" aussen schliessen. Ebenso kann aus der äusseren Einspeissung ja ein Wechselanteil überlagert werden (falls nötig).
man braucht ja letztlich nur mit einem Magneten an einem Loop "vorbeiwischen". Da Supraleitend wird der induzierte Strom solange fliessen wie es null Ohm bleibt. Deswegen schwebt ein Magnet auf einem Supraleiter. Wenn man den Magneten zu diesem hinführt, wird ein Strom in den Supraleiter induziert, dessen resultierendes Magnetfeld dem Magneten entgegen wirkt.
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M.N. schrieb: > Also, so wie ich bei unseren FTMS-Magneten das verstanden habe, wird > lokal ein Teil der Spule mit einer Heizwendel über die Sprungtemperatur > erhitzt und an dieser Stelle ein Strom eingespeist, der dann durch den > 0-Ohm-Teil fließt. Anschließend wird die Heizung abgeschaltet und wenn > sich der Teil wieder abkühlt, fließt der Strom im "Kreis" durch die > Magnetspule. Also elektronisch induktiv aufladen geht nicht (<< Hä ein korrekter Satz ohne Nomen)? Angenommen ich lege eine 2. 'normale' Spule über die Supraleitende, dann habe ich ja einen Transformator, bei dem die Sekundärspule rein induktiv ist. Wenn ich nun in der 'normalen' Primärspule ein Magnetfeld aufbaue, so induziert dieser in der Sekundären Spule einen Strom. Der Strom in der Sekundärspule ist genau so groß das der magnetische Fluss durch diese gleich 0 ist. Wenn nun der Strom (nach dem Sperrwandlerprinzip) in der Primärspule schlagartig unterbrochen wird, so sinkt auch der Strom in der Sekundärspule wieder auf 0. Richtig? Bei der Methode mit dem Aufheizen müssen ja dann Ströme im kA-Bereich bereitgestellt werden? Zumindest wenn die Supraleiterspule nicht aus vielen Windungen besteht, was technisch wahrscheinlich nicht sinnvoll ist wenn ich mir die Bilder ansehe: http://www.chemie-schule.de/chemie_Wiki/images/thumb/3/35/DMM_1995-512_Spule_Wendelstein_7-AS.jpg/300px-DMM_1995-512_Spule_Wendelstein_7-AS.jpg Wird demnach bei einem Kernspintomographen beim Hersteller der Strom eingeprägt und dieser bleibt dann über die gesamte Lebenszeit des Gerätes erhalten, sofern das Kühlmittel nicht ausgeht. Sprich ist in diesen Geräten überhaupt Ansteuerelektronik für eine erneute Aufladung eingebaut? ● J-A V. schrieb: > man braucht ja letztlich nur mit einem Magneten > an einem Loop "vorbeiwischen". > Da Supraleitend wird der induzierte Strom > solange fliessen wie es null Ohm bleibt. Vorbeiwischen wird vermutlich nichts bringen, da die Flusslinien die Spule einmal positiv und einmal negativ kreuzen. Durchstecken müsste rein topologisch aber funktionieren. Man könnte demnach soviele Magneten durchschieben. Der induzierte Strom integriert sich, bis der kritische Punkt erreicht wird. Stimmt das so?
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M. M. schrieb: > Bei der Methode mit dem Aufheizen müssen ja dann Ströme im kA-Bereich > bereitgestellt werden? Zumindest wenn die Supraleiterspule nicht aus > vielen Windungen besteht, was technisch wahrscheinlich nicht sinnvoll > ist wenn ich mir die Bilder im Anhang ansehe. Doch, das sind ganz feine Drähte von der Vakuumschmelze. Aufmagnetisierungstrom sind einige Zehn bis Hundert Ampere. Der Magnet muss sich abschalten lassen beim Kunden (z.B. falls ne Putzfrau mal wieder mit nem Staubsauger dran hängt). Dazu gibt es spezielle Not-Aus-Taster, die ein gezieltes Quenchen, also das Aufheizen eines Leitungsteils einleiten und die gespeicherte Energie dediziert abbauen, ohne dass die restliche Spule durchbrennt. Anschließend wird der Stickstoff aus dem äußeren Kühlkreislauf durch eine Berstscheibe abgelassen, das knallt ganz ordentlich, ist aber sonst harmlos. Schließlich muss man dann gezielt das Helium aus dem inneren Kühlkreislauf ablassen. Das kostet dann mal eben 5000 €, die zum Fenster rausfließen. Kritisch ist nur der Moment, wenn der Stickstoff sich schon verflüchtigt hat, aber das Helium noch flüssig ist und Luft mit Feuchtigkeit in das System eindringt. Dann vereist die Ablass-Öffnung und das siedende Helium kann nicht mehr entweichen, wodurch der Druck im Dewar weiter steigt. Da darf dann auch nicht mehr die normale Feuerwehr dran. Wenn das hochgeht, BÄMMM! Dann bleibt von dem Magneten und dem umgebendem Labor nur noch Lametta übrig.
Übrigens, falls man merkt, dass ein Metallgegenstand vom Feld erfasst wird und angezogen wird: Auf jeden Fall loslassen! Der Magnet ist stärker als man selbst. Und es gibt nichts schlimmeres, als mit der Hand zwischen Magnet und Schraubenschlüssel eingeklemmt zu sein. Auch darf man nicht versuchen, wenn ein Werkzeug bereits am Magneten haftet, dieses mit Gewalt (evtl. sogar mit einem Holzhebel etc.) zu entfernen. Die Spulen sind an ultrafeinen Teflon-Fäden aufgehangen und wenn man Kraft auf Objekte im Magnetfeld ausübt, wird diese Kraft auf die Fäden übertragen und sie reißen. Dafür gabs sofort eine Abmahnung und Entzug der Schließberechtigung wegen Mißachtung von Sicherheitsregeln im Labor.
Interessant! Werden die Heliumgase im Normalbetrieb eigentlich wieder aufgefangen oder lässt man sie einfach in die Luft entweichen? Und wie lange hält eigentlich so eine Helium-/Stickstofffüllung, bzw. um wie viele Liter geht's da?
Hm, kann ich nicht genau sagen, wie groß die He-Leckrate in normalem Betrieb ist. Stickstoff kann man ja so "aus der Thermoskane" nachfüllen. Ich habe selber nie an den Magneten gearbeitet, sondern hatte nur eine jährliche Sicherheits-Belehrung, um die Schließberechtigung zum Labor zu erhalten. Da wurde dann auch das Verhalten im Notfall erklärt, wenn tatsächlich eine Person am Magneten eingeklemmt ist oder gar verletzt ist. Wenn im normalen Betrieb nur ein Werkzeug erfasst wird (ist manchen Leuten selbst nach 20 Jahren noch passiert), dann braucht man keine Panik schieben, meistens kann man sogar noch weiter messen. Dann ruft man halt den Service-Techniker und der schaltet den Magneten kurz ab. Für einige Stunden geht das. Da muss auch kein Kühlmittel abgelassen werden. Kritisch wird es etwa 24 h nach Stickstoff-Verlust. Bei dem explodierten Magneten oben wurde ein Stickstoff-Verlust übers Wochenende nicht bemerkt. An dem Dewar klebte ein dicker Eispanzer und das gesamte Labor war übersät mit Fetzen der Isolierfolie.
M. M. schrieb: > ● J-A V. schrieb: >> man braucht ja letztlich nur mit einem Magneten >> an einem Loop "vorbeiwischen". >> Da Supraleitend wird der induzierte Strom >> solange fliessen wie es null Ohm bleibt. > > Vorbeiwischen wird vermutlich nichts bringen, da die Flusslinien die > Spule einmal positiv und einmal negativ kreuzen. ah richtig. man müsste also eher einen Magneten heranführen und dann muss der da bleiben. aber ... ;) letztlich brauchen wir ja eh Wechselstrom und der Generator in einem Fusionskraftwerk wird dann auch wieder nur mit Dampfkraft angetrieben werden. Da hamwer also irgendwann (in den berühmten 30Jahren von heute) eine geile Technik und müssen immer noch über den Umweg Dampf gehen und zig Prozent Wärmeverlust opfern.
M. M. schrieb: > Bei der Methode mit dem Aufheizen müssen ja dann Ströme im kA-Bereich > bereitgestellt werden? Zumindest wenn die Supraleiterspule nicht aus > vielen Windungen besteht, was technisch wahrscheinlich nicht sinnvoll Die Spulen, mit denen ich zu tun hatte (zugegebenermaßen schon eine Weile her), hatten die Spulen eine Menge Windungen und waren groß. Zwischen Wicklung und Probenraum liegt ja noch die Kühlung und die Isolierung und angestrebt wurde ein möglichst großer Bereich mit hohem, homogenen Magnetfeld. Eine Magnet, den ich letztens (leider nur) von außen gesehen habe, hatte massive Kupferschienen als Anschluß. M. M. schrieb: > Wird demnach bei einem Kernspintomographen beim Hersteller der Strom > eingeprägt und dieser bleibt dann über die gesamte Lebenszeit des > Gerätes erhalten, sofern das Kühlmittel nicht ausgeht. In der Nähe eines solchen Gerätes möchte ich nicht sein. Selbst bei besten Bedingungen kommt es immer mal vor, daß eine solche Spule quencht, und dann wird schlagartig aus einem Liter flüssigem Helium 700 Liter Heliumgas. Ein solches Gerät möchte man nicht ohne ständige Kontrolle in Betrieb haben, geschweige denn im Betrieb transportieren. Dagegen ist das Laden eines Li-Akkus ohne Schutz ein Kindergeburtstag. M. M. schrieb: > Interessant! Werden die Heliumgase im Normalbetrieb eigentlich wieder > aufgefangen oder lässt man sie einfach in die Luft entweichen? Helium ist ziemlich teuer, das kommt frei auf der Erde nicht vor. Also alles auffangen. MfG Klaus
Klaus schrieb: > M. M. schrieb: >> Interessant! Werden die Heliumgase im Normalbetrieb eigentlich wieder >> aufgefangen oder lässt man sie einfach in die Luft entweichen? > > Helium ist ziemlich teuer, das kommt frei auf der Erde nicht vor. Also > alles auffangen. Das wäre schön, aber wie M.N. schon schrieb, gehts im Falle einen Falles "wusch" durchs Fenster oder den Kamin. Das passiert übrigens gelegentlich schon bei der Inbetriebnahme des Magneten (wie Klaus es beschreibt) beim Kunden, weil sich die Spule durch den Transport doch etwas verändert. Das Abblasen des He ist bei NMR-Geräten also keine große Sache, aber eine teure.
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Offtopic: M. M. schrieb: > Also elektronisch induktiv aufladen geht nicht (<< Hä ein korrekter Satz > ohne Nomen)? Das substantivierte "Aufladen" wäre dein Nomen. :)
Martin K. schrieb: > Mani W. schrieb: >> Ist schon wieder Fasching oder 1. April? > > Nein. Es ist Freitag. Ah sooo....
M.N. schrieb: > Hm, kann ich nicht genau sagen, wie groß die He-Leckrate in > normalem > Betrieb ist. Stickstoff kann man ja so "aus der Thermoskane" nachfüllen. > > > Wenn im normalen Betrieb nur ein Werkzeug erfasst wird .... Dann ruft > man halt den Service-Techniker und der schaltet den Magneten kurz ab. > Für einige Stunden geht das. Da muss auch kein Kühlmittel abgelassen > werden. > > Kritisch wird es etwa 24 h nach Stickstoff-Verlust. Bei dem explodierten > Magneten oben wurde ein Stickstoff-Verlust übers Wochenende nicht > bemerkt. An dem Dewar klebte ein dicker Eispanzer und das gesamte Labor > war übersät mit Fetzen der Isolierfolie. Von welchen Magneten sprichst du konkret? Hast du weiterführende infos?
M. M. schrieb: > Interessant! Werden die Heliumgase im Normalbetrieb eigentlich > wieder > aufgefangen oder lässt man sie einfach in die Luft entweichen? Und wie > lange hält eigentlich so eine Helium-/Stickstofffüllung, bzw. um wie > viele Liter geht's da? Ne, die lässt man in die Luft entweichen. Such mal nach "MRI quench" bei Youtube, da gibt es Videos von. Eine Heliumkühlung kann so ca. 2000L flüssiges Helium beinhalten, hält eigentlich mehrere Jahre/Jahrzehnte da sie durch weiter Kühlkreisläufe gestützt wird. Ich wüsste jetzt nicht, dass man mit Stickstoff kühlt.
> Eine Heliumkühlung kann so ca. 2000L flüssiges Helium beinhalten, hält > eigentlich mehrere Jahre/Jahrzehnte da sie durch weiter Kühlkreisläufe > gestützt wird. Edit: ich spreche von MRI/MRT's aus dem Krankenhaus.
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