나이오븀-주석

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Unity cell of the A15 phases of Nb3Sn

니오븀-주석(Niobium–tin, Nb3Sn) 은 1954년 초전도체로서 발견된 금속성의 화합물로서, 니오븀(Nb)과 주석(Sn)의 합금이다. 이 합금은 타입-2 초전도체로서 산업에서 사용한다. 이 합금은 A15 phase 초전도체이며, 니오븀-타이타늄(NbTi) 합금보다 비싸지만, 15테슬라(T)를 견디는 니오븀-타이타늄에 비해, 최대 30테슬라 에 달하는 자기장을 견딜 수 있다.

이 합금의 초전도 온도는 18.3K이다. 이 합금은 보통 액체 헬륨의 끓는 점인 4.2K에서 사용된다.

용도[편집]

Nb3Sn 은 매우 부스러지기 쉽기 때문에, 초전도 자석으로 만들기 위해 도선으로 만들기 어렵다. 이를 극복하기 위해 도선 제작자들은 니오븀-주석 도선을 제작하기 전에 니오븀이 들어있는 합금과 주석이 들어있는 합금을 이용해 미리 모양을 만들고 열을 가해 반응시켜 초전도 도선을 만든다. [1]

powder-in-tube 공정을 이용해 도선을 만드는 방법도 사용되고 있다[2][3]. 니오븀-주석 와이어를 열처리 이후에 감아 만드는 경우도 있다.

현재 쓰이고 있는 NMR 기기의 자기장이 높게 걸리는 부분은 니오븀-주석 와이어를 이용해 만들어진다.

역사[편집]

Nb3Sn 은 1954년에 초전도체로 발견되었으며, 이는 최초의 A3B 초전도체인 V3Si 발견후 1년 뒤이다.[4] 1961년 니오븀-주석이 높은 전류밀도와 높은 자기장 하에서도 초전도를 유지한다는 것이 밝혀졌으며, 이는 고밀도 전류와 자기장을 견뎌, 전자 부품을 만들 수 있었던 최초의 초전도체였다. [5][6]

특수 응용[편집]

핵융합로로 개발되고 있는 ITER초전도 자석 중심부에는 니오븀-주석 합금이 사용되고 있다. [7]. 중심부의 솔레노이드 코일은 13.5T를 낼 수 있으며, 토로이드 코일은 11.8T 까지 내도록 설계되어있다. ITER 프로젝트는 600톤의 Nb3Sn과, 250톤의 NbTi를 사용할 예정이다.[8][9].

LHC를 개조하는데에도 니오븀-주석을 이용한 초전도자석이 이용될 예정이다.

참조[편집]

  1. “보관된 사본” (PDF). 2011년 8월 30일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2011년 8월 30일에 확인함. 
  2. J.L.H., Lindenhovius; Hornsveld, E.M.; den Ouden, A.; Wessel, W.A.J.; ten Kate, H.H.J. (2000). “Powder-in-tube (PIT) Nb3Sn conductors for high-field magnets” (PDF). 《Applied Superconductivity》 10 (1): 975–978. doi:10.1109/77.828394. 2008년 9월 6일에 확인함. 
  3. “Record current with powder-in-tube superconductor”. laboratorytalk.com. 2008년 10월 8일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2008년 9월 6일에 확인함. 
  4. Matthias, B. T.; Geballe, T. H.; Geller, S.; Corenzwit, E. (1954). “Superconductivity of Nb3Sn”. 《Physical Review》 95: 1435–1435. doi:10.1103/PhysRev.95.1435. 
  5. Geballe, Theodore H. (October 1993). “Superconductivity: From Physics to Technology”. 《Physics Today》 46 (10): pp. 52–56. doi:10.1063/1.881384. 
  6. Godeke, A. (2006). “A review of the properties of Nb3Sn and their variation with A15 composition, morphology and strain state”. 《Supercond. Sci. Technol.》 19: R68–R80. doi:10.1088/0953-2048/19/8/R02. 
  7. “Results of the first tests on the ITER toroidal magnet conductor”. Commissariat à l'Énergie Atomique. 2001년 9월 10일. 2008년 9월 6일에 확인함. 
  8. G. Grunblatt; P. Mocaer, Ch. Verwaerde and C. Kohler (2005). “A success story: LHC cable production at ALSTOM-MSA”. 《Fusion Engineering and Design (Proceedings of the 23rd Symposium of Fusion Technology)》. 75–79: 1–5. 
  9. “Alstom and Oxford Instruments Team Up to Offer Niobium-Tin Superconducting Strand”. Alstrom. 2007년 6월 27일. 2008년 9월 6일에 확인함. 

외부 링크[편집]