DEE-54011 Suprajohtavuus, 5 op
Super-Conductivity
Lisätiedot
Soveltuu jatko-opinnoiksi.
Vastuuhenkilö
Risto Mikkonen
Opetus
| Toteutuskerta | Periodi | Vastuuhenkilö | Suoritusvaatimukset |
| DEE-54011 2019-01 | 3 |
Risto Mikkonen |
Hyväksytysti suoritettu tentti ja harjoitustyö |
Osaamistavoitteet
Opintojakson suoritettuaan opiskelija tunnistaa suprajohtavuusilmiön ominaisuudet sekä siihen vaaditut ehdot. Hän pystyy luokittelemaan suprajohtavat materiaalit toimintalämpötilan mukaan sekä vertaamaan materiaaleja toisiinsa niiden sähkömagneettisen käyttäytymisen näkökulmasta. Opiskelija osaa luokitella tekijät, jotka ovat kriittisiä suunniteltaessa suprajohtavuutta hyödyntäviä magneettijärjestelmiä eri sähköenergiatekniikan sovelluskohteissa. Hän osaa selittää kryogeniikan keskeiset tekijät ja suhteuttaa nämä magneettisuunnitteluun. Opiskelija osaa kategorisoida suprajohtavuuden eri sovellusalueet, erityisesti hän osa luokitella erityyppiset energiasovellutukset ja verrata suprajohtavuuden mukanaan tuomia etuja ja haittoja sekä verrata teknologiaa konventionaalisiin ratkaisuihin nähden.
Sisältö
| Sisältö | Ydinsisältö | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | Suprajohtavuuden tausta ja teoria: Matalan ja korkean lämpötilan suprajohteet ja niiden sähkömagneettinen luonne. | Kaupallisten suprajohteiden val-mistusteknologia ja toimintapa-rametrit. | Suprajohtavuuden historia. Suprajohteiden keskeiset valmistajat. |
| 2. | Suprajohtavan magneetin suunnitteluperusteet: Käämityksen stabiilisuustarkastelut, käytetyimmät käämigeometriat, voimavaikutukset ja mekaaniset tarkastelut. Kenttäprofiili. | Käämintätekniikka, kuparikäämityksen ja suprajohtavan käämin erot. | Esimerkkejä suurista käämigeometrioista. Big Science –hankkeet, CERN ja ITER. Suprajohtavuuden potentiaali tuulivoimaloissa. |
| 3. | Kryogeniikan perusteet: Kryogeeniset nesteet ja niiden ominaisuudet. Kryostaatin suunnitteluperusteet. Taloudelliset näkökulmat. | Kryogeniikan muut sovellusalueet. Eri jäähdytysmenetelmät. | Kryogeniikan historia. |
| 4. | Suprajohtavan magneetin häviöt: AC-häviöiden luokittelu ja niiden merkitys energiasovellutuksissa. Järjestelmän staattisten häviöiden analysointi. | AC-häviöiden minimoiminen johdinkonfiguraation kautta. | |
| 5. | Transitio normaalitilaan: Käämityksen termodynaaminen analyysi ja keskeisten parametrien (lämpötila, jännite) määrittäminen. | Suprajohtavan magneetin eri suojausmenetelmät. | |
| 6. | Suprajohtavuuden energiasovellutukset: Sähkömagneettinen energiavarasto, moottorit ja generaattorit, muuntaja, virranrajoitin, kaapeli, vauhtipyörä. | Suprajohtavuus muilla aloilla - lääketiede, prosessitekniikka, liikenne, elektroniikka, fuusio. | Oman tutkimustoiminnan integrointi, kansainväliset hankkeet. Tutustuminen alan kotimaiseen yritystoimintaan. |
Ohjeita opiskelijalle osaamisen tasojen saavuttamiseksi
Opintojakson suoritusvaatimuksena on hyväksytysti suoritettu tentti. Hyväksytty tenttisuoritus välttävästi (arvosana 1) edellyttää ydinaineksessa esitetyn suprajohtavuusteknologian hallinnan yleisellä tasolla - eri suprajohtavien materiaalien sähkömagneettiset ominaisuudet ja magneettisuunnittelun lähtökohdat. Arvosanan 3 (hyvä) saadakseen. opiskelija kykenee tarkastelemaan suprajohdemagneetin toimintaa matemaattisesti mm. mekaniikan ja termodynamiikan taustoista lähtien. Edelleen opiskelijan tulee tunnistaa teknologian eri sovellusalueet ja minkälaisia haasteita suprajohtavuus näissä sovelluksissa tarkoittaa. Korkeammat arvosanat (arvosana 5, erinomainen) edellyttävät magneettiteknologiaan liittyvää mallintamista ja matemaattista analyysiä sekä täydentävän ja erityistietämyksen aihepiirien aukotonta hallintaa.
Arvosteluasteikko:
Arvosteluasteikko on numeerinen (0-5)
Osasuoritukset:
Oppimateriaali
| Tyyppi | Nimi | Tekijä | ISBN | URL | Lisätiedot | Tenttimateriaali |
| Kirja | Case Studies in Superconducting Magnets | Yukikazy Iwasa | 0-306-44881-5 | Kyllä | ||
| Opintomoniste | Suprajohtavuus sähköverkossa | Risto Mikkonen | Kyllä |
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
| DEE-54011 Suprajohtavuus, 5 op | SMG-4250 Suprajohtavuus sähköverkossa, 5 op | |
| DEE-54011 Suprajohtavuus, 5 op | DEE-54010 Suprajohtavuus sähköverkossa, 5 op |