Technological applications of superconductivityTechnological applications of superconductivity include: the production of sensitive magnetometers based on SQUIDs (superconducting quantum interference devices) fast digital circuits (including those based on Josephson junctions and rapid single flux quantum technology), powerful superconducting electromagnets used in maglev trains, magnetic resonance imaging (MRI) and nuclear magnetic resonance (NMR) machines, magnetic confinement fusion reactors (e.g.
Tokamakthumb|Vue intérieure du tore du Tokamak à configuration variable (TCV), dont les parois sont recouvertes de tuiles de graphite. Un tokamak est un dispositif de confinement magnétique expérimental explorant la physique des plasmas et les possibilités de produire de l'énergie par fusion nucléaire. Il existe deux types de tokamaks aux caractéristiques sensiblement différentes, les tokamaks traditionnels toriques (objet de cet article) et les tokamaks sphériques.
Superconducting magnetA superconducting magnet is an electromagnet made from coils of superconducting wire. They must be cooled to cryogenic temperatures during operation. In its superconducting state the wire has no electrical resistance and therefore can conduct much larger electric currents than ordinary wire, creating intense magnetic fields. Superconducting magnets can produce stronger magnetic fields than all but the strongest non-superconducting electromagnets, and large superconducting magnets can be cheaper to operate because no energy is dissipated as heat in the windings.
Superconducting wireSuperconducting wires are electrical wires made of superconductive material. When cooled below their transition temperatures, they have zero electrical resistance. Most commonly, conventional superconductors such as niobium–titanium are used, but high-temperature superconductors such as YBCO are entering the market. Superconducting wire's advantages over copper or aluminum include higher maximum current densities and zero power dissipation.
Fusion par confinement magnétiqueLa fusion par confinement magnétique (FCM) est une méthode de confinement utilisée pour porter une quantité de combustible aux conditions de température et de pression désirées pour la fusion nucléaire. De puissants champs électromagnétiques sont employés pour atteindre ces conditions. Le combustible doit au préalable être converti en plasma, celui-ci se laisse ensuite influencer par les champs magnétiques. Il s'agit de la méthode utilisée dans les tokamaks toriques et sphériques, les stellarators et les machines à piège à miroirs magnétiques.
Énergie de fusion nucléairevignette| L'expérience de fusion magnétique du Joint European Torus (JET) en 1991. L'énergie de fusion nucléaire est une forme de production d'électricité du futur qui utilise la chaleur produite par des réactions de fusion nucléaire. Dans un processus de fusion, deux noyaux atomiques légers se combinent pour former un noyau plus lourd, tout en libérant de l'énergie. De telles réactions se produisent en permanence au sein des étoiles. Les dispositifs conçus pour exploiter cette énergie sont connus sous le nom de réacteurs à fusion nucléaire.
Supraconducteur à haute températureUn supraconducteur à haute température (en anglais, high-temperature superconductor : high- ou HTSC) est un matériau présentant une température critique de supraconductivité relativement élevée par rapport aux supraconducteurs conventionnels, c'est-à-dire en général à des températures supérieures à soit . Ce terme désigne en général la famille des matériaux de type cuprate, dont la supraconductivité existe jusqu'à . Mais d'autres familles de supraconducteurs, comme les supraconducteurs à base de fer découverts en 2008, peuvent aussi être désignées par ce même terme.
ITERLe réacteur thermonucléaire expérimental international, ou ITER (acronyme de l'anglais International thermonuclear experimental reactor, également mot latin signifiant « chemin » ou « voie »), est un projet international de réacteur nucléaire de recherche civil à fusion nucléaire de type tokamak, situé à proximité immédiate du centre d’études nucléaires de Cadarache à Saint-Paul-lez-Durance (Bouches-du-Rhône, France). Le projet de recherche s'inscrit dans une démarche à long terme visant à l'industrialisation de la fusion nucléaire.
SupraconductivitéLa supraconductivité, ou supraconduction, est un phénomène physique caractérisé par l'absence de résistance électrique et l'expulsion du champ magnétique — l'effet Meissner — à l'intérieur de certains matériaux dits supraconducteurs. La supraconductivité découverte historiquement en premier, et que l'on nomme communément supraconductivité conventionnelle, se manifeste à des températures très basses, proches du zéro absolu (). La supraconductivité permet notamment de transporter de l'électricité sans perte d'énergie.
Unconventional superconductorUnconventional superconductors are materials that display superconductivity which does not conform to conventional BCS theory or its extensions. The superconducting properties of CeCu2Si2, a type of heavy fermion material, were reported in 1979 by Frank Steglich. For a long time it was believed that CeCu2Si2 was a singlet d-wave superconductor, but since the mid 2010s, this notion has been strongly contested. In the early eighties, many more unconventional, heavy fermion superconductors were discovered, including UBe13, UPt3 and URu2Si2.
Joint European TorusJET est un acronyme de l'anglais Joint European Torus (littéralement Tore commun européen) désignant le plus grand tokamak existant, situé au Culham Science Center, à Abingdon, près d'Oxford au Royaume-Uni, jusqu'à la construction d'ITER. Sa construction a débuté en 1979 et il a produit son premier plasma en 1983. Il résulte d'une collaboration entre les différents laboratoires nationaux européens, dans le cadre de l'Euratom. Il réalise la fusion nucléaire entre le deutérium et le tritium qui semblent les matériaux les plus appropriés pour les futurs réacteurs nucléaires.
Transport d'énergie électriquevignette|Lignes électriques de en courant triphasé reliant le barrage de Grand Coulee au réseau électrique. Le transport d'énergie électrique est le mouvement massif d'énergie électrique d'un site de production, tel qu'une centrale électrique, à un poste électrique. Les lignes interconnectées qui facilitent ce mouvement forment le réseau de transport. Celui-ci est distinct du câblage local entre les sous-stations à haute tension et les clients, qui forme la distribution d'énergie électrique.
Revenu (métallurgie)Les traitements thermiques dits de revenu font partie d'une famille de traitements thermiques ayant pour trait commun d'être toujours effectués à des températures inférieures aux températures de transformations allotropiques des métaux, lorsque celles-ci existent. Les revenus ont la particularité de produire deux effets : une transformation métallurgique rendue possible par le mécanisme de diffusion amorcé pendant un séjour suffisant à température (voir Diagramme temps-température-transformation) ; un abaissement de la limite d'élasticité et, de moindre façon, du module d'élasticité pendant la montée en température et une légère amorce de fluage pendant le temps de palier à température de revenu.
Traitement thermique d'un métalLe traitement thermique d'une pièce de métal consiste à lui faire subir des transformations de structure grâce à des cycles prédéterminés de chauffage et de refroidissement afin d'en améliorer les caractéristiques mécaniques : dureté, ductilité, limite d'élasticité Ce procédé est souvent couplé avec l'emploi d'une atmosphère contrôlée lors de la mise en température de la pièce, soit pour éviter son oxydation, soit pour effectuer un apport ou changement moléculaire de surface (traitement de surface).
Aimant au néodymevignette|Aimants au néodyme sous forme de cubes. Un aimant au néodyme (aimant NdFeB) est un aimant permanent composé d'un alliage de néodyme, de fer et de bore () permettant de former un système cristallin tétragonal. Développés en 1982 par General Motors et Sumitomo Special Metals, les aimants au néodyme sont les aimants permanents les plus puissants disponibles sur le marché ainsi que les aimants aux terres rares les plus utilisés.
Aimant aux terres raresLes aimants permanents faisant appel aux terres rares utilisent une grande partie de l'exploitation minière de terres rares qui sont au cœur d'une compétition économique mondiale. Les aimants permanents représentent 20 % du volume et 72 % de la valeur des différentes utilisations des terres rares en 2018. Les terres rares permettent la miniaturisation d’aimants très performants, ce qui en multiplie les applications.
Limiteur de courant de défautLes limiteurs de courant de défaut sont des appareils électriques permettant de limiter la valeur du courant en cas de défaut électrique et notamment de court-circuit. Ces derniers sont en effet beaucoup plus élevés que les courants nominaux, ce qui impose de nombreuses contraintes dans le dimensionnement des autres appareils électriques d'un poste électrique. Par ailleurs, la valeur du courant de court-circuit augmente avec le nombre de centrales électriques connectées au réseau, il est donc possible que les équipements d'un poste ne soient plus adaptés aux contraintes en matière de court-circuit s'ils sont anciens.
Courant continu haute tensionthumb|upright=1.5|Convertisseurs à thyristors sur le pôle 2 de la ligne Inter-Island en Nouvelle-Zélande.thumb|upright=1.5|Symbole d'un convertisseur AC/DC. Le courant continu haute tension (CCHT), en anglais High Voltage Direct Current (HVDC), est une technologie d'électronique de puissance utilisée pour le transport de l'électricité en courant continu haute tension. Son utilisation est minoritaire par rapport au transport électrique à courant alternatif (AC) traditionnel de nos réseaux électriques.
Plasma-facing materialIn nuclear fusion power research, the plasma-facing material (or materials) (PFM) is any material used to construct the plasma-facing components (PFC), those components exposed to the plasma within which nuclear fusion occurs, and particularly the material used for the lining the first wall or divertor region of the reactor vessel. Plasma-facing materials for fusion reactor designs must support the overall steps for energy generation, these include: Generating heat through fusion, Capturing heat in the first wall, Transferring heat at a faster rate than capturing heat.
Courant électriqueUn courant électrique est un mouvement d'ensemble de porteurs de charges électriques, généralement des électrons, au sein d'un matériau conducteur. Ces déplacements sont imposés par l'action de la force électromagnétique, dont l'interaction avec la matière est le fondement de l'électricité. On doit au physicien français André-Marie Ampère la distinction entre courant et tension électriques.
