Nach zwei Jahren Entwicklungsarbeit hat Theva einen neuen Hochtemperatur-Supraleiter(HTS)-Leitertyp vorgestellt. Eingelagerte Nanopartikel erhöhen die Magnetfeldfestigkeit um mehr als das Doppelte, so dass in kompakteren Magnetspulen höhere Felder erzielt werden können.
Nach Angaben von Theva übertrifft der Leiter damit alle bislang eingesetzten, klassischen Supraleiter und auch die Hochtemperatur-Supraleiter der ersten Generation. Er eröffne so völlig neue Perspektiven für die Realisierung und den Einsatz hoher Magnetfelder in Forschung und Technik, heißt es weiter.
800 A/mm2 Stromdichte
Das Material habe man speziell für Hochfeldanwendungen designt und erreiche damit unglaubliche Stromdichten von mehr als 800 A/mm2 in einem Feld von 20 Tesla und einer Temperatur von 20 Kelvin. Angestoßen wurde diese Entwicklung durch die extrem hohen Anforderungen privater Initiativen im Bereich der Kernfusion.
Dort wird Plasma bei 100 Millionen Grad in einer Art magnetischen Flasche eingeschlossen. Je höher das Feld, desto kompakter können solche Reaktoren gebaut werden.
Neue Perspektiven
„HTS-Bandleiter werden dort zu echten Game Changern, denn statt Anlagen in der Größe eines Fußballfelds zu benötigen, ist so ein Reaktor nur noch so groß wie ein Einfamilienhaus“ erklärt Werner Prusseit, Geschäftsführer der Theva.
„Diese Entwicklung eröffnet jedoch auch neue Perspektiven in vielen anderen Bereichen, wie in der Medizintechnik und in der Analytik. So wurden bereits erste supraleitende Magnete gebaut, die ein dauerhaftes Feld von mehr als 32 Tesla produzieren und die Erreichung der 40 Tesla-Marke dürfte nur noch eine Frage der Zeit sein. Für die Kernspinresonanz bedeutet dies eine ungeheure Steigerung der Auflösung und die Strahlführung in Großbeschleunigern wie etwa am CERN lässt sich auch bei steigenden Partikelenergien kompakt halten.“
Nanometer-große Fremdphasen als Schlüssel zum Erfolg
Der zentrale Schlüssel zu dieser Entwicklung ist der Einbau nanometer-großer Fremdphasen in die Supraleiter-Matrix. Diese wirken wie künstliche Haftzentren (sogenanntes „artificial pinning“) für den magnetischen Fluss im Supraleiter und verhindern dessen (verlustbehaftete) Bewegung, auch wenn enorme Lorentz-Kräfte daran ziehen. Das HTS Material wird dadurch im Magnetfeld steifer und erlaubt den Transport höherer Ströme. Zusätzlich konnte die Substratdicke, die die supraleitende Schicht trägt, um 20 Prozent reduziert werden. Dadurch wird die technische Stromdichte im HTS-Draht noch einmal zusätzlich gesteigert.
Neben dem Pro-Line HTS-Draht entwickelt und baut Theva auch Magnetspulen für Anwendungen in der Industrie und im Transportwesen. Die gesteigerte Leistungsfähigkeit der HTS-Leiter soll dort auch für eine Reduzierung der Kosten sorgen, da zur Erzielung derselben Feldstärke weniger Material eingesetzt werden muss. (sg)
