Hur mycket kan en supraledare leda?

Svar av Patric Holmvall, forskare i materialteori, inriktad på supraledare, Uppsala universitet

Supraledare leder likström utan elektriskt motstånd och därmed utan värmeutveckling. Detta gör att supraledare kan leda extremt mycket starkare strömmar än konventionella elektriska ledningar, i vilka just värmeutvecklingen blir en begränsande faktor. Men kapaciteten är inte oändlig – över en viss strömstyrka upphör materialet att vara supraledande. Denna kritiska nivå är olika för olika typer av supraledare.

I forskningsexperiment har man kommit upp i strömtätheter på drygt 100 megaampere per kvadratcentimeter, MA/cm², i tunna kablar av högtemperatursupraledare såsom yttrium-barium-kopparoxid (YBCO). (”Högtemperatur” innebär att supraledaren fungerar vid –77°C och därmed kan kylas med flytande kväve.) Resultaten har uppnåtts under speciella förhållanden och materialen är komplicerade att hantera, vilket försvårar praktiska tillämpningar. Trots detta så förekommer kommersiell användning av dessa supraledare i vissa större elnät, bland annat vid transformatorstationer i New York och Chicago. Fördelen är dels förlustfri överföring, dels mindre vikt och volym.

Kablar av lågtemperatursupraledare såsom legeringen niob-titan är något mer praktiska och klarar i vissa fall strömtätheter upp till 100 kiloampere per kvadratcentimeter, kA/cm². Även detta är flera storleksordningar mer än vad konventionella ledningar typiskt klarar. Supraledande kablar är dock fortfarande förknippade med både höga kostnader och andra begränsningar, så för att de ska kunna användas kommersiellt i stor skala krävs fortsatt teknikutveckling. Förmågan att leda extremt starka strömmar gör också att supraledare bland annat kan användas för att skapa de extremt starka magnetfält som behövs för magnetresonanstomografi, MR, och i partikelacceleratorer som LHC i Cern.