Cryogeen gekoelde elektriciteitskabel
transporteert 40.000 ampère
Bij deeltjesversneller CERN bij Genève is onlangs een supergeleidende elektriciteitskabel getest die tot 25 K (-248°C) wordt gekoeld. CERN is de eerste locatie ter wereld waar dit type kabel is aangesloten.
De testkabel is 60 meter lang en speciaal ontwikkeld voor de High-Luminosity LHC, een nieuwe versneller die in 2026 in gebruik wordt genomen. De supergeleidende (‘weerstandsloze’) eigenschappen ervan maken het mogelijk om een enorme hoeveelheid elektrische energie te transporteren door een kabel met een beperkte diameter. Bij een eerste experiment werd 40.000 ampère via de nieuwe kabel getransporteerd, 20 keer zoveel als wat bij kamertemperatuur met een koperkabel van vergelijkbaar formaat mogelijk is.
Efficiënter dan ‘traditioneel’ supergeleidend
De nieuwe kabel bij CERN is gemaakt van magnesiumdiboride (MgB₂). Om dit materiaal in een supergeleidende staat te brengen, moet het worden terug gekoeld tot 25 K, oftewel -248 °C. Hiervoor wordt de kabel in een cryostaat gelegd, een thermisch geïsoleerde pijp waar heliumgas door circuleert. Met de materiaalkeuze en het ontwerp is een systeem geconstrueerd dat volgens de bedenkers efficiënter is dan een ‘traditionele’ supergeleidende kabel. Zo hoeft de nieuwe kabel minder ver te worden gekoeld – tot ‘slechts’ 25 K in plaats van tot 4,5 K.
Stroomvoorziening voor magneten
De definitieve versie van de kabel die nu is getest moet in 2026 een lengte van 140 meter overbruggen. Hij zal daarbij tot 100.000 ampère elektrische stroom overdragen naar de magneten van de nieuwe deeltjesversneller, met tussenkomst van hoogtemperatuur-supergeleiders van bariumkoperoxide. De term ‘hoogtemperatuur’ is uiteraard relatief: deze geleiders hoeven ‘slechts’ tot 90 K (-183 °C) te worden gekoeld, voor cryogene begrippen een heel matige temperatuur.
Interesse van energiebedrijven
De test met de 60meter-kabel bij CERN heeft overigens ook de aandacht getrokken van andere sectoren. Zo wordt de ontwikkeling met belangstelling gevolgd door bedrijven uit de energiesector. Zij hopen dat de onderzoeksresultaten aanknopingspunten opleveren voor de toepassing van cryogeen gekoelde kabels voor elektriciteitstransport in de ‘gewone’ gebouwde omgeving.
Beeld: CERN [klik hier voor een grotere versie]
> Leestip: Twee jaar geleden schreef Dirk van Delft voor RCC K&L een artikel over de Large Hadron Collider, de met vloeibaar helium gekoelde versneller van CERN waarmee het ‘Higgs’-deeltje is ontdekt.