“Bor” Esaslı Süperiletkenlik, Üretimi, Endüstriyel, Medikal ve Teknolojik Uygulama Alanları Prof. Dr. Ali Gencer Gözde Atılım Alanı Süperiletken Teknolojileri Uygulama ve Araştırma Merkezi (CESUR)

1908 – He sıvılaştırılması(~4 K = - 452°F ) Hg’nın Direncinin ölçümü “Keşif” 1913 – Fizikte Nobel Ödülü Nasıl Başladı? Heike Kamerlingh Onnes

S üperiletkenlik-Tanımı  Belli bir kritik sıcaklığın (<-1 5 0°C) altına soğutulduğunda sıfır d.a. direnci gösteren malzemeye denir, ayrıca bir S/İ kusursuz diamanyetizma özelliği sergiler. S/İ, bu ilginç özelliğini Tc, Jc ve Hc altındaki değerlerde sahiptir. Bakır geleneksel olarak kullanılan mekanik ve elektriksel özelliğinden dolayı iyi bir metalik iletkendir, ancak az da olsa yüksek akım ve gerilim gerektirmeyen enerji naklinde bile kayıplara sebep olmaktadır (iyimser olarak yaklaşık %10). Yüksek akım gerektiren uygulamalarda kayıp genellikle çok yüksek olur, yüksek manyetik alan üretiminde önemlidir.

Endüstri Enerji Hava Kirliliği Neden Önemlidir? * G8- Kamu ve Özel sektör Ar-Ge çalışmaları için milyarlarca dolar kaynak ayrılmaktadır. *İnternet-Web taramasında ~2 milyon “hit” * Bilimsel ve Teknolojik “Gizem”, cazip ortam!

Endüstriyel uygulamalar için önemli parametreler S/İ TcTc H c 2 ( T= 4.2 K) Kütle Yoğunluğu Nb-Ti9 K10 T6.0 g/cm 3 Nb 3 Sn18 K28 T7.8 g/cm 3 MgB 2 39 K60 T2.5 g/cm 3 YBCO90 K> 50 T5.4 g/cm 3 BSCCO110 K> 50 T6.3 g/cm 3

Düşük Maliyet Handling ”Muhafaza!” Handling ”Muhafaza!” S/İ Ekler, AA kayıplar, n-faktorü, vb. S/İ Ekler, AA kayıplar, n-faktorü, vb. Performans B,T Performans B,T Son kullanıcılar İçin az miktarda girişimcilik Son kullanıcılar İçin az miktarda girişimcilik MgB 2 süperiletken NbTi HTS SÜPERİLETKEN ELVERİŞLİLİĞİ ÜZERİNE

S/İ Dünya Pazarı MgB 2 fiyatı ve özellikleri geleneksel S/İ’lere yakın yüksek sıcaklık süperiletkenidir Sorular : 1) MgB 2 marketin ne kadarını kapabilir ? 2) MgB2 bazlı bu pazarın büyüklüğü ne kadar olabilir? HTS Pahalı!

MOTİVASYON Başlangıç malzemelerinin ülkemizde düşük maliyetle kolay elde edilebilir olması!Başlangıç malzemelerinin ülkemizde düşük maliyetle kolay elde edilebilir olması! MgB2’nin bazı elementlerle (Ni, Fe, Ti, Nb, Ta, Cr, fakat Cu ile problem var ) kimyasal ve mekanik açıdan mükemmel uyumuMgB2’nin bazı elementlerle (Ni, Fe, Ti, Nb, Ta, Cr, fakat Cu ile problem var ) kimyasal ve mekanik açıdan mükemmel uyumu Yüksek manyetik alanlarda çok iyi performans ( İnce filmler için H c2 > 60 T ! )Yüksek manyetik alanlarda çok iyi performans ( İnce filmler için H c2 > 60 T ! ) Düşük anisotrop i ve sürekli kullanım modu için potansiyele sahip olması ( yüksek n- değeri, ortalama manyetik alan uygulamalarında düşük akım kaybı )Düşük anisotrop i ve sürekli kullanım modu için potansiyele sahip olması ( yüksek n- değeri, ortalama manyetik alan uygulamalarında düşük akım kaybı )

Tel üretimi, filaman sayısı ve geometrisi üzerine,… Tel B 37 filam Cu stab Monel Cu Tel C 19 filam no Cu up to 61 Ni Şerit halden yuvarlak hale geçişte anizotropi düzelmekte, Jc’nin alan bağımlılığı azalmaktadır.

SMI US SB Türk

MR- Açık MR RSNA – Chicago ’da sergilenmiştir, Kasım 2006 Üç sistem tamamlanmıştır. 12 çift pancake’lerin hepsi 20K ve 1 Tesla’da istenen 200A’lik I c ’yi geçmiştir. 2008’de 8 sistem için daha gerekli teller temin edilecektir. RSNA 2007

NMR nedir? N ükleer – P roton ve nötronlardan oluşan çekirdek Ma nyetik – Çekirdek içindeki manyetik momentler manyetik alanla kontrol edilmektedir. Re zonans – Uygulanan ac alanın frekansı nükleer dönme ile eşlendiğinde rezonans olur.

H 0 : Statik manyetik alan Mavi hata RF sinyal gönderildiğinde, mavi bobinde dalgalı manyetik alan üretilir. Numune kabındaki çekirdek alan etkisiyle uyarılır. Çekirdek tepki sinyalini kırmızı bobine gönderir Fourier analizi ile spektrum üretilir. NMR Sistem Bileşenleri

Spin elektrik yükü ve kütlesi gibi doğanın temel bir özelliğidir: Manyetik alanda konik “Larmor” dönme hareketi: Kuantum Mekaniği, açısal momentum, kesikli (kuantumlu), spin ve yörünge hareketi bileşimi!

Dönme Hareketi Jiroskop ya da dönen üst kısım ekseni düşey olmadıkça, manyetik alan etrafında dönme hareketi yapar. Sinyal elde etmek için mutlaka dönme olmalıdır.

Soğutma-sıvısız Başka MgB 2 Uygulamaları Man yetik Ayrıştırma İ nd üksiyon Isıtıcıları “ Cyclotrons ” Silicon crystal growth Magnets for R&D Fault current limiters MRI

Ülkemiz ve MgB 2 Tel Teknolojisi Ankara Üniversitesinde CESUR olarak gerek PIT gerekse, geliştirdiğimiz teknikle “CTFF” uzun MgB2 tel üretmek mümkündür. Ancak üretilen tellerin bugün gelişmiş ülkelerin ürettiği tellerin özelliklerine henüz kıyas yapılmadı. (in-situ, ex-situ) yötemleriyle, B and MgB 2 başlangıç tozlarının iyileştirilmesi halen aktif olarak çalışılmaktadır. Bor elementinin yüksek saflıkta eldesi ve işlem süresi hassastır. MgB2’ye daha iyi nitelikli uygun kılıf arama çalışmaları devam etmektedir. 2001’den bu yana MgB2’ye dair 6000 SCI kadar yayın dünya çapında yapılmıştır, Bunlardan sadece 196 tanesi Türkiye adreslidir. 94’si Ankara Üniversitesinden. Her beş yayından biri tel ve şeritlerle ilgilidir. Başlıca yayın yapan ülke ABD, Japonya, Çin, İtalya,… Ülkemiz 8. sıradadır. Ülkemiz kaynaklı yayınlar, büyük ölçüde temel araştırma düzeyindedir (%80). Gelişmiş ülkelerin yaklaşımı “Apply” or “Die” şeklinde hiciv edilebilir.

As of last year, superconductivity celebrates 100. years of discovery and has atracted researhers in the World and there are 6 Nobel Prices granted in the field. Attainment of low temperatures and their application with cooling means have limited the capability of product development at the required level. Advances in cooling technologies and functional materials make superconductors ideal for applications for computer and electronic applications.

Uygulama – “Yarınların Süperiletkenlik Dünyası” 600 km/h hızlı trenler Ankara-İstanbul 40 dakika! Hesaplama: 1000 defa hızlı süperbilgisayarlar Kargo-taşıyan denizaltları, (US Navy) Enerji Tasarrufu: güç hatları elektrik motorları transformatörler Medikal Diagnostik: Manyetik Rezonans Görüntüleme SQUID: Beyin aktivitesi Kalp fonksiyonu Bilgi Teknolojisi: çok hızlı, daha geniş band haberleşmeler Manyetik olarak atılan uzay aracı

S/İ ile ilgili Bazı Gerçekler 1- MRG- Yıllık Pazar 3-4 Milyar $ 2- LHC,6000 S/İ magnet, 6 Milyar $: Önemi: a) Saniyenin 100 milyarda biri süresinde 13.7 milyar yıl öncesine dönüş, yüksek enerjili çarpışmalar ilk büyük patlamadan bu yana idame edememiş parçacıkları yeniden üretmeye yarıyor. b) CERN, LHC, protona ışık hızına çok yakın hız kazandırıyor ( )c 3- Japon Maglev- Bitiş (2025), 50 Milyar $ 4- ITER Projesi- adeta yeryüzünde yeni bir yıldız inşa etmek-Yeni enerji kaynağı- Fizyon: Kullanılan 16 Nb3Sn magnetlerin her biri yaklaşık 300 ton ağırlığında.

ITER Yakıt Deniz Suyundan Yeni, temiz, sorunsuz, bol enerji kaynağı- Süreç tahmini 20 yıl

1)MgB2 Endüstriyel üretim düzeyine ulaşmıştır. 2)Kritik akım yoğunluğu hala optimize edilmelidir, perçinleme “pinning” mekanizmasını iyileştirme devam ediyor. 3)Pilot düzeyde çok sayıda uygulaması mevcut. 4)Bizde yapabiliriz, ancak kararlı, çalışkan bir ekiple. 5)Bugün zengin değiliz ama 10 yıl sonrası sizi bilgilendirmek isteriz. İlgi ve dikkatiniz için TEŞEKKÜRLER! SONUÇ OLARAK: