III-Les différentes applications possibles
Câbles électriques
De nos jours, les câbles électriques atteignent leurs limites et se retrouvent, sous peine de s’échauffer et de fondre, dans l’incapacité de transporter des courants illimités. Des câbles supraconducteurs pourraient remédier à cet obstacle : 10 000 fois plus de courant pourrait aisément y circuler en ayant l’avantage d’utiliser des câbles plus petits. Néanmoins, un tel réseau ne serait pas rentable. Il faudrait en effet refroidir les câbles pour les rendre supraconducteurs. Cependant, des prototypes en cuprates refroidis à l’azote liquide commencent à voir le jour, mais sur de petites distances.On utilise aussi les supraconducteurs comme « supers fusibles » dans les centrales électriques, ils sont appelés les limiteurs de courant.
Une application médicale : l'IRM
L’IRM est une révolution dans le domaine de la médecine. Elle consiste à se servir des aimants que possèdent les noyaux des atomes de notre corps pour voir ce qu’il y a autour. Pour cela il faut aligner les aimants sur un champ magnétique. Plus le champ magnétique sera fort, plus l’image sera nette. Pour obtenir un champ magnétique fort il faut plusieurs milliers de tours de fil. Or, avec la quantité de courant nécessaire pour produire ce champ magnétique et avec une telle intensité de courant, le fil risque de fondre. C’est pour cela que l’utilisation de fils supraconducteur est nécessaire, car il n’y a aucune perte d’énergie et aucune production de chaleur.
Les SQUID
Le SQUID (Superconducting Quantum Interférence Device) est un anneau supraconducteur avec deux jonctions. Lorsqu’un champ magnétique traverse l’anneau, cela crée des petits courants électriques dans les jonctions. Le courant change, et est influencé par le magnétique. Donc, en déterminant l’intensité et la densité du courant, on peut déterminer les champs magnétiques très précisément.Les magnétomètres à SQUID permettent des mesures très précises de champs magnétiques
Les limiteurs de courant : FCL
Autrement appelés FCL (Fault Current Limiter), ce système n’a pas d’homonyme dit « classique », il limite automatiquement le courant à partir du moment où celui-ci dépasse une valeur prédéterminée. On peut néanmoins le comparer au fusible mais en une version améliorée, en effet à la différence du fusible classique, il pourra se régénérer automatiquement après un défaut d’alimentation (court-circuit). Le FCL se base sur une transition interne et quasi-instantanée d’un état où la résistance est nulle à un état où la résistivité de l’élément supraconducteur est forte, lorsque le courant franchit une densité dite critique. Ainsi, pour protéger une ligne électrique, il suffit juste d’y ajouter un élément supraconducteur choisi en fonction du courant normal de la ligne. Cette détermination de longueur est faite par considérations thermiques. On arrange cette longueur pour que l’inductance (coefficient dans un circuit électrique qui traduit le fait qu’un courant le traversant crée un champ magnétique à travers la section entourée par ce circuit) soit minimale.Le disjoncteur isolant le SC est donc le rêve des concepteurs de réseaux. Il permet une hyper-sécurisation et surtout une meilleure qualité d’énergie électrique. Deux FCL sont en en marche au Royaume Uni et en Allemagne. En raison d’une demande forte, les FCL sont promis a un bel avenir.
Le train
Le domaine ferroviaire a énormément évolué depuis qu’une entreprise japonaise s’est servie de la supraconductivité pour la construction d’un train.
Ce train, appelé Maglev, est révolutionnaire : c’est le plus rapide de tous les trains existant, et il se déplace en lévitation.
Son fonctionnement repose sur les courants créés lorsque l’on déplace un aimant sur une plaque métallique. Le train est un aimant qui se déplace sur des rails. Si l’on déplace un aimant au dessus d’une plaque métallique, des courants se créent à l’intérieur de celle-ci. Les courants ainsi créés vont interagir avec le mouvement du train, cela va créer un champ magnétique.
Cette notion est expliquée dans la partie conductivité. Ce champ magnétique va interagir avec le champ magnétique du train et va permettre de le soulever. Pour que les champs magnétique du train puisse le soulever il faut qu’il soit le plus intense possible et donc les aimants du train, pour qu’ils soient très intense, sont supraconducteurs. Il avance par des courants passant dans le train vers des bobines de propulsion qui se trouvent a l’avant et a l’arrière, donc le train est poussé a l’arrière et tiré a l’avant, sans forces de fortement et avec une structure aérodynamique qui permet de minimiser les frottements avec l’air. Le Maglev n'a pour l'instant qu'une seule ligne commerciale permanente, elle a été mise en service en septembre 2013 pour l'Aéroport d'Incheon près de Seoul en Corée du Sud, elle mesure 6 km.De plus ses créateurs ont pour objectif de relier les 400 km séparant Tokyo et Osaka en 1 heure grâce à leur innovation.
Le MAGLEV est un train a sustentation électrodynamique mais ses prédécesseurs, fonctionnent grâce à la sustentation électromagnétique comme le TransRapid en Allemagne. Ce sont des électroaimants qui remplacent les roues et qui englobent le rail : un électroaimant de guidage et un de lévitation.
Le MAGLEV Japonais
Le TransRapid Allemand
Nous avons ici le modèle du câble électrique supraconducteur le plus long du monde. Il a été posé en Allemagne à Essen, il est long d'1km ce qui est un record pour cette technologie
Ce SQUID ne mesure que 2 µm mais est capable de mesurer avec une précision extrême, des champs magnétiques très faibles.
Schéma d'un dipositif d'Imagerie par Résonnance Magnétique utilisant la technologie supraconductrice.
Une représentation du FCL