El niobio-titanio ( Nb-Ti ) es una aleación de niobio y titanio , utilizada industrialmente como cable superconductor tipo II para imanes superconductores , normalmente como fibras de Nb-Ti en una matriz de aluminio o cobre.
Su temperatura crítica es de unos 10 kelvin . [1]
El alto campo magnético crítico y la alta densidad de supercorriente crítica del Nb-Ti fueron descubiertos en 1962 en Atomics International por T. G. Berlincourt y R. R. Hake. [2] [3] Las aleaciones de Nb-Ti son notables por su fácil trabajabilidad y asequibilidad, lo que las distingue de otros materiales superconductores.
Las aleaciones de Nb-Ti tienen un campo magnético crítico máximo de aproximadamente 15 teslas y, por lo tanto, son adecuadas para fabricar superimanes capaces de generar campos magnéticos de hasta aproximadamente 10 teslas. Para campos magnéticos más fuertes, se utilizan comúnmente superconductores de mayor rendimiento, como el niobio-estaño , pero son más difíciles de fabricar y más costosos de producir.
El mercado mundial de superconductividad se valoró en alrededor de cinco mil millones de euros en 2014. [4] Los sistemas de imágenes por resonancia magnética (IRM), la mayoría de los cuales utilizan Nb-Ti, representaron aproximadamente el 80% del valor total del mercado.
Una cámara de burbujas en el Laboratorio Nacional Argonne tiene un imán de Nb-Ti de 4,8 metros de diámetro, que produce un campo magnético de 1,8 tesla. [5]
Se utilizaron alrededor de 1.000 imanes SC de Nb-Ti en el anillo principal de 4 millas de largo del acelerador Tevatron en Fermilab . [6] Los imanes se enrollaron con 50 toneladas de cables de cobre, que contenían 17 toneladas de filamentos de Nb-Ti. [7] Operan a 4,5 K y generan campos de hasta 4,5 T.
1999: El colisionador de iones pesados relativistas utiliza 1.740 imanes Nb-Ti SC 3,45 T para doblar haces en su anillo de almacenamiento doble de 3,8 km. [8]
En el acelerador de partículas Gran Colisionador de Hadrones , los imanes contienen 1.200 toneladas de cable de Nb-Ti, [9] de las cuales 470 toneladas son de Nb-Ti [10] y el resto de cobre, y están enfriados a 1,9 K para permitir el funcionamiento seguro de campos de hasta 8,3 T.
Las bobinas de imanes superconductores de niobio y titanio (refrigeradas con helio líquido) se construyeron para su uso en la misión del Espectrómetro Magnético Alfa en la Estación Espacial Internacional . Posteriormente fueron reemplazadas por imanes no superconductores.
El reactor de fusión experimental ITER utiliza niobio-titanio para sus bobinas de campo poloidal. En 2008, una bobina de prueba logró un funcionamiento estable a 52 kA y 6,4 T. [11]
El estelarizador Wendelstein 7-X utiliza Nb-Ti para sus imanes, que se enfrían a 4 K para crear un campo de 3 T.
El SCMaglev utiliza Nb-Ti para los imanes a bordo de los trenes. Un tren que utiliza esta tecnología actualmente ostenta el récord mundial de velocidad ferroviaria de 603 km/h. Se utilizará para el Chūō Shinkansen , que proporciona servicio de pasajeros entre Tokio , Nagoya y Osaka a una velocidad operativa máxima planificada de 505 km/h. La construcción está en marcha para el segmento Tokio-Nagoya, con una fecha de apertura prevista para 2027. [12]
La bobina de prueba logra un funcionamiento estable a 52 kA y 6,4 Tesla.
