Le NIST a miniaturisé des câbles supraconducteurs HT

Ces câbles miniaturisés HTS pourraient être installés non seulement dans le réseau électrique mais aussi dans du matériel scientifique et médical, voire dans des applications militaires.

Décrit dans un document que vient d’être publié en ligne*, la nouvelle méthode consiste à enrouler plusieurs conducteurs HTS-couché ** autour de fils de cuivre multibrins. Les couches supraconductrices sont enroulées en spirales dans des directions alternées.

Deux prototypes ont été conçus : le premier câble possède un diamètre de 6,5 millimètres (mm), et supporte un courant de 1.200 ampères ; le second câble de 7,5 mm de diamètre supporte lui un courant plus élevé, à 2.800 ampères. Un seul câble représente environ un dixième du diamètre des câbles HTS utilisés dans les réseaux électriques. (Les lignes de transmission électrique standard fonctionnent normalement avec des courants inférieurs à 1.000 ampères.)

Les matériaux HTS conduisent l’électricité sans résistance lorsqu’il sont refroidis suffisamment (inférieur à 77 K ou moins 196°C, pour les nouveaux câbles) avec de l’azote liquide ou de l’hélium, et sont utilisés pour augmenter l’efficacité de certains réseaux électriques. "La principale innovation dans ces câbles compacts conducteurs HTS reste leur tolérance à résister à la contrainte de compression permettant d’utiliser du cuivre dans un état anormalement mince", a indiqué Danko van der Laan, une chercheuse de l’Université du Colorado, et travaillant pour le NIST.

"Les connaissances que j’ai acquise tout en travaillant au NIST sur les propriétés électromécaniques des supraconducteurs à haute température ont été cruciales dans l’invention du concept de base du câble," a t’elle ajouté. "Par exemple, ma découverte que le conducteur survit à de grandes contraintes de compression *** m’a fait réaliser qu’en l’enroulant autour d’un diamètre plus petit serait plus prometteur."

Les chercheurs du NIST sont actuellement en train de développer un prototype de câble HTS miniaturisé pour les militaires, ce qui nécessite des composants légers, petits et possédant une certaine flexibilité pour s’accommoder des conduits anguleux.

Les câbles HTS permettent de transporter beaucoup plus d’électricité dans des câbles beaucoup plus petits, facilitant par exemple l’allongement ou l’enterrement des lignes à haute tension, les connections avec des centrales éoliennes ou solaires éloignées. Des trains à sustentation magnétique pourraient se déplacer à des coûts raisonnables à près de 500 km/h, les ordinateurs et calculateurs deviendraient ultra-rapides, les moteurs électriques deviendraient également plus petits et plus puissants. Les câbles miniaturisés pourraient aussi être utilisés dans la génération de puissants champs magnétiques entrant dans le cadre de la fusion nucléaire. Ils pourraient même s’appliquer aux installations médicales telles que l’imagerie par résonance magnétique (IRM) de prochaine génération ou encore s’insérer dans des systèmes de traitement du cancer au proton.


* D.C. van der Laan, X.F. Lu, and L.F. Goodrich. Compact GdBa2Cu3O7-?. coated conductor cables for electric power transmission and magnet applications. Superconductor Science & Technology. 24 042001, doi: 10.1088/0953-2048/24/4/042001.

** Le composant supraconduceur utilisé dans les travaux est le gadolinium-barium-copper-oxide, ou GdBa2Cu3O7.

*** See the NIST Feb. 15, 2007, Tech Beat article "Strain Has Major Effect on High-Temp Superconductors".