DEE-54011 Suprajohtavuus, 5 op
Super-conductivity
Lisätiedot
Soveltuu jatko-opinnoiksi
Vastuuhenkilö
Risto Mikkonen
Opetus
Toteutuskerta 1: DEE-54011 2015-01
| Opetusmuoto | P1 | P2 | P3 | P4 | Kesä |
|
|
|
|
|
|
|
Suoritusvaatimukset
Hyväksytysti suoritettu tentti ja harjoitustyö
Osasuoritusten pitää liittyä samaan toteutuskertaan
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. 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. |
| 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. |
Ohjeita opiskelijalle osaamisen tasojen saavuttamiseksi
Opintojakson suoritusvaatimuksena on hyväksytysti suoritettu tentti. Hyväksytty tenttisuoritus edellyttää ydinaineksessa esitetyn suprajohtavuusteknologian hallinnan yleisellä tasolla – eri suprajohtavien materiaalien sähkömagneettiset ominaisuudet ja magneettisuunnittelun lähtökohdat. Edelleen opiskelijan tulee tunnistaa teknologian eri sovellusalueet ja minkälaisia haasteita suprajohtavuus näissä sovelluksissa tarkoittaa. Korkeammat arvosanat edellyttävät magneettiteknologiaan liittyvää mallintamista ja matemaattista analyysiä sekä täydentävän ja erityistietämyksen aihepiirien hallintaa.
Arvosteluasteikko:
Opintojaksolla käytetään numeerista arviointiasteikkoa (1-5)
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 |