Nb 3 Sn (niobitina): - LTS-materiaali - suprajohtavat Nb 3 Sn-säikeet upotettuina pronssimatriisiin - keskellä diffuusiosuoja ja stabiloiva kupari

Transkriptio

1 SMG-4250 Suprajohtavuus sähköverkossa Laskuharjoitukset: Suprajohdemagneetin suunnittelu Harjoitus 1(5): Johdinmateriaalit Ehdotukset harjoitustehtävien ratkaisuiksi 1. NbTi (niobititaani): - LTS-materiaali (Low Temperature Superconductor) - suprajohtavat NbTi-säikeet (filamentit) upotettuina kuparimatriisiin - suprajohdesäikeen halkaisija tyypillisesti luokkaa µm - suprajohdesäikeiden lukumäärä sovelluksesta riippuen muutamasta kymmenestä kymmeniintuhansiin Nb 3 Sn (niobitina): - LTS-materiaali - suprajohtavat Nb 3 Sn-säikeet upotettuina pronssimatriisiin - keskellä diffuusiosuoja ja stabiloiva kupari - suprajohdesäikeen halkaisija tyypillisesti luokkaa µm - suprajohdesäikeiden lukumäärä sovelluksesta riippuen muutamasta kymmenestä kymmeniintuhansiin Bi-2223/Ag (Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 ): - HTS-materiaali (High Temperature Superconductor) - suprajohtavat Bi-2223-säikeet upotettuina hopeamatriisiin (Ag) - suprajohdesäikeen poikkipinnan dimensio esim µm 2 - suprajohdesäikeiden lukumäärä tyypillisesti noin 50 YBCO (yttriumbariumkuparioksidi): - HTS-materiaali, ns. ohutkalvomateriaali - alin kerron tyypillisesti terästä, paksuus n. 100 µm - teräksen päällä n. 0.5 µm:n paksuinen sovitekerros, jonka päälle YBCO kerrostuu mahdollisimman tasaisesti - eristeen päällä suprajohtava YBCO-kerros, paksuus 1.5 µm - YBCO:n päällä stabiloiva hopeakerros, paksuus 10 µm MgB 2 (magnesiumdiboridi): - ominaisuuksia sekä LTS- että HTS-puolelta - suprajohtavat MgB 2 -säikeet upotettuina nikkelimatriisiin - keskellä stabiloiva kupari, joka on ympäröity rautakerroksella - suprajohdesäikeen poikkipinnan dimensio esim mm 2 - suprajohdesäikeiden lukumäärä muutamasta muutamaan kymmeneen 1

2 2. Matriisimetallia tarvitaan, koska pelkästä suprajohdemateriaalista valmistettu johdin palaisi poikki normaalitilaan siirtymisen seurauksena. Tämä johtuu siitä, että suprajohdemateriaalin normaalitilan resistiivisyys on merkittävästi korkeampi kuin esimerkiksi kuparilla. Matriisimetalli siis tarjoaa sähkövirralle vaihtoehtoisen kulkureitin normaalitilaan siirtyneen alueen ohittamiseksi. pelkästä suprajohdemateriaalista valmistettu johdin palaisi poikki normaalitilaan siirtymisen seurauksena. Tämä johtuu myös siitä, että suprajohdemateriaalin lämmönjohtavuus on merkittävästi pienempi kuin esimerkiksi kuparilla. Mitä suurempi on matriisimetallin lämmönjohtavuus, sitä laajemmalle alueelle normaalialueessa syntyvä lämpö leviää, ja sitä pienemmäksi jää normaalialueen lämpötila. Jos johdin olisi valmistettu pelkästä suprajohdemateriaalista, se ei olisi riittävän vahva mekaanisesti. Nb 3 Sn-johtimien yhteydessä käytetään usein termiä "stabiloiva kupari", koska matriisimetallina toimivan pronssin lämmönjohtavuus on liian pieni ja toisaalta resistiivisyys liian suuri stabiilin toiminnan ylläpitämiseksi. Stabiililla toiminnalla tarkoitetaan tässä sitä, että normaalialueen syntyminen ei siirrä koko johdinta normaalitilaan, vaan normaalialue kutistuu hiljalleen, ja johdin palautuu kokonaisuudessaan uudelleen suprajohtavaksi. 3. Lähdetään liikkeelle johtimen kriittisestä virrasta I c ja selvitetään, miten sen perusteella pystytään päättelemään suprajohdemateriaalin kriittinen virrantiheys J c. Johtimen kriittinen virrantiheys, J cwire, saadaan, kun johtimen kriittinen virta, I c, jaetaan johtimen poikkipinta-alalla, A wire : I J c cwire =. (1) Awire Johtimen poikkipinta-ala koostuu suprajohdemateriaalista ja matriisimetallista. Jos suprajohdemateriaalia on a% johtimen poikkipinta-alasta, J cwire :n ja suprajohdemateriaalin kriittisen virrantiheyden, J c, välinen yhteys on J = a% J. (2) cwire c Johtimen kriittisen virran, I c, ja suprajohdemateriaalin kriittisen virrantiheyden, J c välinen yhteys on täten I = J A = a% J A. (3) c cwire wire c wire Kun tehtäväpaperin taulukon materiaaleille lasketaan arvoja lausekkeelle I c /(J c A wire ), suprajohdemateriaalin osuudeksi johtimen poikkipinta-alasta saadaan oheisen taulukon mukaisia lukemia. NbTi Nb 3 Sn Bi-2223/Ag YBCO MgB 2 34% 80%, 80% 33%, 35% 2% 15% NbTi:n, Bi-2223/Ag:n, YBCO:n ja MgB 2 :n lukemat lienevät ymmärrettäviä, mutta voiko pitää paikkansa, että Nb 3 Sn-johtimen poikkipinnasta on 80% suprajohdemateriaalia? 2

3 Edellisen sivun kuvan perusteella tuo ei näytä olevan mahdollista. Eikä se mahdollista olekaan. Kyse on siitä, että Nb 3 Sn-johtimien J c -arvona ilmoitetaan tyypillisesti ns. noncopper-alueen kriittinen virrantiheys. Tehtäväpaperin taulukon Nb 3 Sn:n J c -arvot ovat juuri näitä non-copper-virrantiheyksiä. Ja tuo non-copper-alue siis tarkoittaa johtimen poikkipinnasta sitä aluetta, joka käsittää suprajohdesäikeet ja niitä ympäröivän pronssin. Nb 3 Sn-johtimen J c siis saadaan, kun johtimen kriittinen virta jaetaan johtimen sillä poikkipinta-alalla, josta on poistettu kuparin osuus. Ja koska stabiloivan kuparin osuus Nb 3 Sn-johtimessa on tyypillisesti noin 20%, non-copper-alueen poikkipinta-alaksi jää tuo mainittu 80%. Jotta saadaan selville käämin kriittinen virrantiheys, on tiedettävä, kuinka monta prosenttia käämin poikkipinnasta on johdinta. Johtimen lisäksi käämin poikkipinta-ala koostuu johtimen eristeestä ja impregnointimateriaalista (epoksi). Johtimen osuutta käämin poikkipinta-alasta kuvataan täytekertoimella λ. Kun tarkastellaan pyöreää johdinta, täytekertoimen suuruusluokka saadaan määritettyä oheisesta kuvasta. c ( ) 2 2 c / 2 c A π wire π π λ = = = = 78.5% c c 4c 4 Pyöreästä johtimesta tehdyn käämin täytekerroin on tyypillisesti hieman edellä laskettua pienempi, koska kuvan ympyrä koostuu johtimen lisäksi johtimen eristeestä. Täten A wire < π (c/2) 2, jolloin λ:n arvo pienenee. Toisaalta johdinkierrokset menevät käämissä jonkin verran limittäin, mikä kasvattaa λ:n arvoa, mutta käytäntö on osoittanut, että poikkileikkaukseltaan pyöreästä NbTi-johtimesta valmistetun käämin λ on tyypillisesti noin 70-75%. Nb 3 Snjohtimen eriste on paksumpaa kuin NbTi-johtimella, mikä pienentää Nb 3 Sn-käämin täytekerrointa NbTi-käämiin verrattuna. Poikkileikkaukseltaan pyöreästä Nb 3 Sn-johtimesta valmistetun käämin λ on tyypillisesti noin 60%. Jos johdin on poikkileikkaukseltaan suorakaiteen muotoinen, käämin täytekerroin on luonnollisesti suurempi pyöreästä johtimesta valmistettuun käämiin verrattuna. Poikkileikkaukseltaan suorakaiteen muotoisesta Bi- 2223/Ag-johtimesta valmistetuissa HTS-magneeteissa täytekerroin jää kuitenkin tyypillisesti noin 70%:n tuntumaan. Tämä johtuu lähinnä johtimen eristeestä. Tehtävänannossa kysytty käämin kriittinen virrantiheys J ccoil saadaan siis täytekertoimen ja johtimen kriittisen virrantiheyden tulona: J ccoil = λ J. (4) cwire 4. Jotta suprajohdetta voidaan käyttää, se on ensin saatettava suprajohtavaan tilaan, eli jäähdytettävä kriittisen lämpötilansa alapuolelle. LTS-materiaaleilla T c on tyypillisesti niin alhainen, että vielä 1990-luvulla LTS-sovellukset oli käytännössä aina jäähdytettävä nesteheliumilla, jonka kiehumispiste normaalipaineessa on 4.2 K. Tällöin jäähdytettävä kohde upotetaan nesteheliumiin, jolloin sen operointilämpötila on tuo 4.2 K. Jos suprajohteen T c on suurempi kuin 77 K, kuten HTS-materiaaleilla on, ne voidaan jäähdyttää nestemäisellä typellä. Tällöin jäähdytettävä kohde upotetaan nestetyppeen, jonka kiehumispiste normaalipaineessa on tuo 77 K. Tehtäväpaperin taulukossa on mainittu myös kolme muuta operointilämpötilaa: Nb 3 Sn:n 10 K, Bi-2223/Ag:n 20 K ja MgB 2 :n 25 K. Nämä saavutetaan yleensä ns. kryojäähdyttimellä, jotka ovat kehittyneet nopeasti sen jälkeen, kun HTS-materiaalit keksittiin vuonna

4 Kryojäähdyttimellä toteutetusta jäähdytyksestä käytetään nimitystä mekaaninen jäähdytys, ja järjestelmän toimintaperiaate on vastaava kuin tavallisella jääkaapilla. Tänä päivänä tehokkaimmilla kryojäähdyttimillä päästään jopa nesteheliumin lämpötiloihin. Seuraavassa on selitetty, miksi Bi-2223/Ag-magneetin toinen tyypillinen operointilämpötila on 20 K. Kun lämpötila kasvaa, suprajohdemagneetin toiminta-arvot heikkenevät. Täten lämpötilan kasvaminen tarkoittaa samalla sitä, että suprajohdemagneettiin varastoitavan energian E määrä pienenee. Kun mekaanisella jäähdytyslaitteistolla on kryogeenisessa lämpötilassa jäähdytysteho x W, vaaditaan tähän huoneenlämpötilassa teho y W siten, että y >> x. Kun operointilämpötila kasvaa, vakiojäähdytysteho x W saadaan aikaiseksi entistä pienemmällä y:n arvolla. Saatiin siis, että lämpötilan kasvaessa sekä E että y pienenevät. Kun nyt tarkastellaan lämpötilan funktiona suhdetta E/y, saadaan suurin piirtein seuraavan kuvan mukainen käppyrä. E/y Kuvan mukainen optimi asettuu Bi-2223/Agmagneetille lämpötilavälille K. Siksi 20 K on Bi-2223/Ag-magneetin tyypillinen operointilämpötila. T 5. Taulukon I c -arvot on mitattu ns. omakentässä, mikä tarkoittaa sitä, että johtimeen kohdistuva magneettikenttä on sen itsensä luoma. Johtimeen ei siis kohdistu ulkoista magneettikenttää, ja siksi taulukossa onkin merkintä I c (B = 0 T). Käämissä johtimeen kohdistuu muiden käämikierrosten synnyttämä magneettikenttä, ja koska I c pienenee B:n kasvaessa, taulukon I c - arvoja ei saavuteta. Lisäksi taulukon I c :t ovat ns. "short sample" -arvoja, eli ne on mitattu noin metrin mittaiselle johtimelle. Käämissä johdinpituus voi olla useita kilometrejä. Koska suprajohtimen valmistaminen on teknisesti hankalaa, johtimesta ei koskaan tule täysin homogeenista, minkä seurauksena kriittinen virta vaihtelee hieman johtimen pituusakselin suunnassa. On todennäköistä, että kilometrin pätkältä löytyy pienemmän I c :n omaava kohta kuin metrin pätkältä. Siksi usean kilometrin mittaisen suprajohtimen I c on pienempi kuin metrin mittaisella suprajohtimella. Kolmas syy taulukon arvojen saavuttamattomuuteen on kääminnän aikana syntyvät mekaaniset jännitykset. Erityisesti Nb 3 Sn:lla ja Bi-2223/Ag:lla I c pienenee johtimen poikkileikkauksen suuntaisen jännityksen seurauksena. Magneetissa jännityksiä syntyy sekä kääminnästä että Lorentz-voimista (J B). 6. Tärkein tekijä Nb 3 Sn:n kysynnän kasvuun on hyvä magneettivuontiheyden sieto. Nb 3 Sn kestää huomattavasti suurempia magneettivuontiheyden arvoja kuin NbTi. Hieman yksinkertaistaen voidaan sanoa, että jos operoidaan 4.2 K:ssä, NbTi:lla tullaan toimeen n. kahdeksaan Teslaan asti, mutta tätä suuremmilla magneettivuontiheyden arvoilla tarvitaan Nb 3 Sn:a. Esimerkiksi ITER:n fuusioreaktorissa tarvitaan Nb 3 Sn:a. Plasman, jossa fuusioreaktio tapahtuu, leijuttamiseen ja koossapitämiseen tarvitaan niin voimakas magneettikenttä, että NbTi:lla ei tulla toimeen. Toinen Nb 3 Sn:n vahvuuksista NbTi:iin verrattuna on korkeampi kriittinen lämpötila, joka mahdollistaa heliumin kiehumispistettä (4.2 K) korkeamman operointilämpötilan. Nb 3 Sn:lla 4

5 on hyvät suoritusarvot vielä 10 K:ssä, jossa mekaanisilla jäähdytyslaitteistoilla on jo kelvollinen määrä jäähdytystehoa (n. 10 W). Nb 3 Sn mahdollistaa siis vaikkapa mekaanisesti jäähdytetyn SMES-magneetin, jollainen löytyy esim. SMG:n laboratoriosta. Edellä on lueteltu Nb 3 Sn:n etuja NbTi:iin verrattuna, mutta toki ongelmiakin on. Suurimmat ongelma ovat valmistusteknisiä. Nb 3 Sn-johtimen valmistaminen on vaikeaa NbTi-johtimeen verrattuna, mutta erityisesti Nb 3 Sn-magneetin valmistaminen on ongelmallista. Kyse on siitä, että NbTi-magneetti voidaan valmistaa kohtuullisen yksinkertaisella react&wind-tekniikalla, mutta Nb 3 Sn-magneetti on valmistettava hankalahkolla wind&react-tekniikalla. Magneetin valmistustekniikkaan liittyvä termi react tarkoittaa lämpökäsittelyä, jonka aikana johtimeen syntyy suprajohtava faasi. Wind tarkoittaa johtimen käämimistä. NbTi-johdin voidaan lämpökäsitellä ennen käämintää. NbTi-magneetti valmistetaan siis siten, että suprajohtavan faasin omaava johdin käämitään. Suprajohtavan faasin omaava Nb 3 Sn-johdin on sen sijaan niin haurasta, että sitä ei pystytä käämimään. Siksi Nb 3 Sn-magneetit tehdään siten, että käämintä suoritetaan ennen lämpökäsittelyä. Ennen lämpökäsittelyä johdin on vielä mekaanisesti kestävä eikä siis omaa suprajohtavaa faasia. Lämpökäsittely (n. 700 o C) tehdään koko käämille, mikä asettaa huomattavia vaatimuksia johtimen eristeelle, jonka tehtävä on muodostaa sähköinen eristys käämikierrosten välille. Nb 3 Sn-käämissä eristeen on siis kestettävä tuo tyypillisesti useita päiviä kestävä lämpökäsittely 700 o C:ssa. NbTi-johdin sen sijaan eristetään lämpökäsittelyn ja kääminnän välissä, jolloin eristeenä voidaan käyttää esimerkiksi kuparijohdintenkin eristyksessä käytettävää lakkaa. Nb 3 Sn-johtimen eriste on tyypillisesti lasipohjainen "sukka", joka on merkittävästi lakkaeristettä paksumpi. Siksi NbTikäämin täytekerroin on suurempi kuin Nb 3 Sn-käämillä. 7. Bi-2223/Ag- ja YBCO-johtimen J c on omakentässä korkea, mutta pienenee voimakkaasti ulkoisen magneettivuontiheyden funktiona. Kun kyseisiin HTS-johtimiin kohdistuu n. 1 T:n suuruinen ulkoinen magneettivuontiheys, J c -arvot ovat jo pienentyneet n. 75%:iin omakentän arvoista. Toisaalta molemmat mainituista materiaaleista ovat sellaisia, että J c :n pieneneminen ulkoisen B:n funktiona tapahtuu miltei kokonaan 10 T:aan mennessä. Tämä siis tarkoittaa sitä, että J c (B = 20 T) on vain vähän pienempi kuin J c (B = 10 T). Tämä selittää myös tehtäväpaperin taulukon käsittämättömän suuret B c -arvot. Lisäksi Bi-2223/Ag- ja YBCO-johdin ovat voimakkaasti anisotrooppisia. Johtimen kriittinen virta riippuu siis siitä, minkä suuntainen ulkoinen magneettivuontiheys johtimeen kohdistuu. J c :n kannalta paras mahdollinen magneettivuontiheyden suunta on nauhan leveän sivun suuntainen. Huonoin suunta on tätä vastaan kohtisuora, eli nauhan kapean sivun suuntainen. Kun verrataan huonoimman ja parhaan magneettivuontiheyden suuntia J c -arvojen kannalta, saadaan suhdeluvuksi noin Bi-2223/Ag on varsin kelvollisesti toimiva suprajohdin, mutta sillä on kaksi merkittävää epäkohtaa: hinta ja soveltumattomuus vaihtovirtakäyttöön. Suprajohde on häviötön vain tasavirtakäytössä. Häviötehotiheys Q [W/m 3 ] voidaan kirjoittaa muodossa Q 2 = = ρ = ρ J = E J J J 0, jossa E on sähkökentän voimakkuus ja ρ resistiivisyys. Koska tasavirtakäytössä resistiivisyys on käytännössä nolla, toiminta on häviötöntä. Vaihtovirtakäytössä tilanne on kuitenkin toinen, koska ajan suhteen muuttuvasta virrasta aiheutuva 5

6 ajan suhteen muuttuva magneettivuontiheys B synnyttää sähkökentän Faradayn lain mukaisesti B E =. t Kun suprajohteeseen, jossa kulkee suuri virrantiheys, kohdistuu muuttuva magneettikenttä, suprajohteeseen indusoituu sähkökenttä, josta seuraa tyypillisesti merkittävä tehohäviö. Tästä on kyse, kun puhutaan suprajohteen vaihtovirtahäviöistä (AC-häviöt). Suprajohdinta ei saada koskaan häviöttömäksi vaihtovirtakäytössä, mutta häviöitä voidaan minimoida valmistusteknisillä yksityiskohdilla. Vaihtovirtahäviöistä kerrotaan enemmän suprajohdemagneetin stabiilisuuteen liittyvässä laskuharjoituksessa. Tällä hetkellä näyttää siltä, että Bi-2223/Ag-johtimen vaihtovirtahäviöitä ei saada vaihtovirtasovellusten kannalta riittävän alhaisiksi. Edelleen näyttää siltä, että Bi-2223/Agjohtimen hinta jää markkinoiden kannalta liian korkeaksi. Syy kalleuteen on valmistustekniikan monimutkaisuudessa ja matriisimetallissa, joka on hopeaa. Yksi HTS-materiaalien tutkituimmista sovelluksista on sähköverkkoon kytkettävä tehonsiirtokaapeli, joka on selkeä esimerkki suprajohtavuuden vaihtovirtasovelluksesta. Ympäri maailman on toteutettu useita HTS-kaapelihankkeita, jotka ovat tähdänneet mahdollisimman pienihäviöisen HTS-kaapelin suunnitteluun ja rakentamiseen. Sähkömagnetiikan yksikkö on osallistunut aiheeseen liittyviin EU-hankkeisiin, joiden seurauksena on muun muassa syntynyt kaksi väitöskirjaa (Mika Masti ja Lauri Rostila, tutkimus supraryhmä väitöskirjat). Mika Mastin tutkimustyö liittyi Bi-2223/Ag-suprajohdenauhan AC-häviöiden mittaamiseen ja mallintamiseen, ja Lauri Rostilan tutkimuksessa mallinnettiin YBCO-kaapelin AC-häviöitä. Molemmat herrat ovat nykyään TTY:n ulkopuolisissa tehtävissä, Masti ABB:llä ja Rostila Columbus Superconductorsilla Italiassa. YBCO on materiaalina erityisen mielenkiintoinen lähinnä siksi, että sen J c -arvo on 77 K:ssä todella suuri. Mutta kuten tehtävässä kolme tuli osoitettua, suprajohdemateriaalia on YBCOjohtimen poikkipinnasta vain noin 2%. Ongelma on yksikertaisesti siinä, että YBCO on hauras, keraaminen materiaali, joka paksuna kerroksena murtuisi auttamatta taitettaessa. Tehtävän yksi esimerkkijohtimessa suprajohdekerroksen paksuus on 1.5 µm, jolloin YBCOkerros vielä taipuu teräksen päällä murtumatta. Suurien J c -arvojen lisäksi YBCO:n uskotaan olevan vahva juuri niillä osa-alueilla, joissa Bi-2223/Ag on heikko: YBCO:n vaihtovirtahäviöiden ja hinnan uskotaan jäävän merkittävästi pienemmiksi kuin Bi- 2223/Ag:lla, ja tästä on jo saatu konkreettisia tuloksiakin. YBCO vaikuttaa siis kaapelimateriaalina varsin lupaavalta, mutta toisaalta laadukkaiden ohutkalvojohtimien riittävän pitkien yksikköpituuksien tuottamisessa on ollut viime aikoina ongelmia. Kehitystyö on siis yhä kesken. Vuoden 2008 lopussa tilanne näyttää kuitenkin lupaavalta. 9. MgB 2 on vuonna 2001 suprajohtavaksi todettu yhdiste. Materiaalia pidetään lupaavana, mutta kehitystyötä on YBCO:n tavoin tehty vasta niin vähän aikaa, että materiaalin tulevaisuudesta on mahdoton sanoa mitään varmaa. MgB 2 :n suurin etu lienee merkittävän halpa hinta. Magnesium ja boori ovat halpoja materiaaleja, ja johtimen matriisimetallina käytetään tällä hetkellä yleisimmin nikkeliä tai rautaa, jotka myös ovat halpoja. Toinen MgB 2 :n etu on sen korkea kriittinen lämpötila. Tyypillinen operointilämpötila on K, joka on helpohkosti saavutettavissa mekaanisella jäähdytyksellä. Tällä hetkellä MgB 2 :n suurin ongelma liittyy 6

7 johtimen stabiilisuuteen. Matriisimetallina ei voida käyttää kuparia, alumiinia, hopeaa tai muuta pienen resistiivisyyden ja korkean lämmönjohtavuuden omaavaa materiaalia, koska MgB 2 reagoi niin voimakkaasti näiden materiaalien kanssa, että suprajohtava faasi menetetään. Rauta kelpaa matriisiksi, mutta raudan resistiivisyys ja lämmönjohtavuus ovat riittämättömiä stabiilin toiminnan kannalta. Siksi tehtävän yksi esimerkkijohtimeen on lisätty kuparia. Kupari parantaa johtimen stabiilisuutta, mutta hankaloittaa johtimen valmistusta, mikä luonnollisesti kasvattaa johtimen valmistuskustannuksia. Maailmassa on syksyllä 2008 kaksi suurta MgB 2 -johtimien valmistajaa: italialainen Columbus Superconductors ja yhdysvaltalainen Hypertech. Columbuksen johtimet ovat edellä kuvatun kaltaisia: MgB 2 -säikeet on upotettu rauta/nikkeli-matriisiin, ja lisäksi johtimen poikkipinnalta löytyy stabiloivaa kuparia. 10. Eri suprajohtimia ei ole mielekästä verrata metrihinnoilla, koska eri johtimien suoritusarvot poikkeavat niin paljon toisistaan. Siksi hintavertailussa käytetään yksikköä eur/(kam). Kyse on siis siitä, kuinka paljon maksaa metrin mittainen pätkä sellaista suprajohdinta, joka kykenee kuljettamaan häviöttömästi 1000 A:n virran. Oheinen taulukko vertailee yleisimpiä suprajohdemateriaaleja tällä yksiköllä. NbTi Nb 3 Sn Bi-2223/Ag YBCO MgB eur/(kam) eur/(kam) 30 eur/(kam) (20 K) halvempi kuin 1-2 eur/(kam) 200 eur/(kam) (77 K) Bi-2223/Ag, (arvio) tavoite sama hintaluokka kuin Nb 3 Sn:lla 7