Robert Klatt
Ein neuer Hybridmagnet aus einem Ohm-Magneten und einem Supraleitenden-Magneten hat mit einer stabilen Feldstärke von 45,5 Tesla einen neuen Rekord aufgestellt. Noch kann der Magnet aufgrund schnell entstehender Schäden an den nur 43 Mikrometer dünnen REBCO-Bändern allerdings noch nicht als Arbeitsmagnet eingesetzt werden.
Tallahassee (U.S.A.). Wissenschaftler der Florida State University haben mit einem aus Hochtemperatur-Supraleiter bestehendem Magneten das bisher stärkste stabile Magnetfeld erzeugt. Laut der im Fachmagazin Nature veröffentlichen Forschungsarbeit liegt die Rekord-Feldstärke des Magneten mit 45,5 Tesla sowohl über den bisherigen Spitzenwerten von Gleichstrom-Elektromagneten als auch von supraleitender Magneten.
Bei der Konstruktion von herkömmlichen Elektromagneten ist besonders der enorme Energiebedarf problematisch. Der bisherige Rekordhalter benötigt um eine anhaltende Feldintensität von 45 Tesla zu erreichen 31 Megawatt Leistung. Hochtemperatur-Supraleiter bieten den Vorteil, dass aufgrund des geringen elektrischen Widerstands von Cupraten deutlich weniger Strom benötigt.
Laut einer Veröffentlichung im Fachmagazin Review of Scientific Instruments lag die höchste jemals erreichte Feldstärke bei 1.200 Tesla. Im Gegensatz zum stabilen Magnetfeld des Cuprat-Magneten wurde diese Feldstärke, die das Magnetfeld der Erde um das 50 Millionen-Fache übertrifft, allerdings nur für wenige Millisekunden aufrechterhalten.
Zur Konstruktion des Cuprat-Magneten wurde ein 43 Mikrometer dünnes, mehrschichtiges Band genutzt. Das sogenannte REBCO-Band besteht aus einer Trägerschicht sowie einer Cupratschicht, die sich aus Yttrium, Gadolinium und Barium (REBa2Cu3Ox) zusammensetzt. Zur Stabilisation wurden außerdem eine Silberschicht und ein Kupferstabilisator aufgetragen. Das mikrometer-dünne Band ist um einen Kern aus Kupfer gewickelt, der das Herzstücks des Magneten bildet.
Da der elektrische Widerstand des supraleitenden Cuprats erst bei niedrigen Temperaturen bei nahezu Null liegt, befindet sich der Supraleiter-Elektromagnet zur Kühlung in einer mit Helium gefühlten Röhre, die sich wiederum im Inneren eines herkömmlichen Elektromagneten befindet. Es handelt sich also bei dem Rekordmagneten um einen Hybrid zwischen einem Ohm-Magneten außen und einem Supraleitenden-Magneten im Inneren.
Laut den Wissenschaftlern zeigten erste Tests, dass die bisher erreichte Rekord-Feldstärke von 45,5 Tesla mit einem Magnet dieser Bauweise noch deutlich gesteigert werden kann. Schätzungen gehen von Werten jenseits der 60 Tesla aus. Gleichzeitig erklärt das Team aber auch, dass „noch keiner dieser Test-Magnet als einsetzfähiger Arbeitsmagnet angesehen werden kann.“ Dies liegt daran, dass die dünnen REBCO-Tapes während der Tests teilweise beschädigt wurden. Eine Veränderung der Windung soll in Zukunft diese Schäden vermeiden.
