超電導をイチから理解する

先日リニア体験館に行ってきたわけですが、超電導がどうのこうのとか言っていたのが全然わからなかったので、自分も調べながらですが書いてみました。お付き合いください。

1. 超電導の基礎とは？

超電導とはどんな現象なのでしょうか？
簡単に言うと

• 電気抵抗がゼロである

• マイスナー効果が観測される

という２つの現象が観測されることが超電導であることに必要らしいです。では、この一個一個の条件について説明していきましょう。

電気抵抗がゼロ

電気抵抗がゼロ

電気抵抗とは、電流の流れを妨げてしまい、電気の一部が熱に変わってしまう現象です。
電流のエネルギーが熱として逃げ出してしまうため、大きなエネルギーの損失が起こります。一方、超電導では抵抗が存在せず、熱を発生することもありませんので、エネルギーの損失もありません。そのため、電流は永遠に流れ続けます。特定の物質を混ぜ合わせて作った材料を冷やすと、"電気抵抗がなくなる"という現象が起こります。
これが超電導現象です。

マイスナー効果

マイスナー効果

冷やした超電導体の上に磁石を乗せると、重い磁石が下に落ちないで、まるで重力に逆らうように浮いている状態になります。これはマイスナー効果によるものです。 　
通常二つの磁石を近づけると、同じ極が近づけば反発しあうし、NとSが近づけばくっついてしまうという現象がおきますが、超電導状態になっていると、反発しあうことも、くっついてしまうことも起こりません。

つまり、超電導とは、特定の金属や化合物が一定温度以下で電気抵抗がゼロになる現象と言えます。

2. 超電導の技術の現在と未来

リニア中央新幹線（リニアモーターカー）は、研究開発が始まって半世紀以上経ちましたが、2027年の開業まで残り10年を切りました。リニア中央新幹線は、超電導磁気浮上式鉄道と呼ばれ、超低温で冷却された超電導磁石の強力な磁力によって、車体全体が浮き上がって走行します。

超電導の利点として、特定の金属や化合物は一定の温度以下では電気抵抗がゼロになるため、ほとんど電力を失わずに電流が流せることや、電力を消費せずに強力な磁場を生成できることがあります。

現在、超電導技術が使用されている産業製品の中で、医療機器、特にMRI装置が大部分を占めています。NEDOの報告書によれば、2030年までに国内のMRI装置の市場規模は約1,000億円、世界では約1兆円に達すると予測されています。

また、2030年までには超電導を利用した電力ケーブルも国内で約100億円、世界では400億円になると予測されています。今後も医療機器を中心に超電導市場が拡大することが予想されますが、超電導ケーブルの早期実現により電力インフラなどへの適用範囲が広がり、さらなる市場の成長も期待されています。

3. まとめ

以上、超電導についての理解が深まりましたね。今後、超電導技術がますます進歩することが期待されますが、そのためには知識を深めることが欠かせません。
また、超電導は私たちの日常生活でも活用されています。例えば、MRIやマグレへの適用、発電機の精度向上などです。
この記事を通して、知られざる超電導技術の重要性を理解できたと思います。今後も発信をしていきますので、引き続きご覧ください。ご活用いただければ幸いです。

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