TARIFNAME SÜPER ILETKEN BIR MALZEMEDEN YAPILMA ELEKTRIK ILETKENLERINI IÇEREN ALÜMINYUM IZABE FIRINI Bu bulus bir alüminyum izabe fIIiiýla ve daha özel bir ifadeyle, bir alüminyum izabe fIIi Iia yönelik elektrik iletkeni sistemiyle ilgilidir. Alüminyumun Hall-Héroult prosesi kullantlarak elektroliz yoluyla alüminyum oksitten endüstriyel olarak üretilebildigi bilinmektedir. Özellikle bir çelik pota kovanIiLJ bir iç refrakter astar ve elektroliz akimini tas yan iletkenlere bagli ikarbon malzemeden yapilma bir katodu içeren bir elektrolitik hücre bu amaçla temin edilmektedir. Elektrolitik hücre ayr ca, temel olarak içerisinde alüminyum oksidin çözdürüldügü kriyolite yer veren bir elektrolitik yunag da bar nd rmaktadin. Hall-Héroult prosesi anodu olusturan bir karbon blogunun bu elektrolitik yunaglTii içine kêmen daldTTmasTîdan olusmakta olup reaksiyon ilerledikçe anot tüketilmektedir. Elektrolitik hücrenin taban iIida bir sürü alüminyum yatagEqusmaktad I. Genel olarak, alüminyum üretim tesisleri birkaç yüz elektrolitik hücreyi içermektedir. Birkaç yüz bin amper seviyesindeki yüksek bir elektroliz akînübu elektrolitik hücrelerin içinden geçmektedir. Alüminyum izabe fIIiIarIida süregelen bir dizi sorun mevcut bulunmakta olup bunlar arasnda özellikle tüketilen enerjinin ve elektrik iletkenlerinin üretiminde kullanman malzemenin maliyetlerinin azaltumasUve aynUyüzey alanndan elde edilen üretimin artiriilmasi amaciyla boyutlarini düsürülmesi yer almaktad r. Baska bir sorun, elektroliz akim tarafndan üretilen güçlü bir manyetik alanin varlgmidan kaynaklanmaktadT. Bu manyetik alan hücrelerin çalßmasi'riia zarar vermekte ve verimliliklerini düsürmektedir. Özellikle, bu manyetik alanini düsey bileseni smîalüminyum yatag I'ida kararsâlEga neden olmaktad I. Manyetik alanmi düsey bileseninin, manyetik alanli elektrolitik hücre ölçeginde dengelenmesi yoluyla azaltitabilecegi bilinmektedir. Bu çözüm, elektroliz akInIi:bir hücreden (N) baska bir hücreye (N+1) tasýan iletkenlere ait özel bir düzenleme vasttasßila uygulamaya konulmaktadl. Genellikle alüminyum çubuk seklinde olan bu iletkenler, hücrenin (N) uç sîillarüetrafndan geçmektedir. Sekil 1'deki diyagram bir elektrolitik hücreyi (100) yukarEilan göstermekte olup burada, söz konusu hücreyi (100) aks yönüne göre bir sonraki hücreye (102) baglayan iletkenlere (101) ait bir düzenleme vasttasgla, manyetik alan kendinden dengelenmektedir. Bu baglamda, iletkenlerin (101) etrafmida döndükleri hücreye (100) göre dS merkezli oldugu dikkati çekecektir. Bu tür manyetik olarak kendinden dengelenen bir hücrenin bir örnegi özellikle FR 2469475 sayÜIpatent belgesinden bilinmektedir. Iletkenlere ait özel düzenlemeden kaynaklanan genis alan gereksinimi nedeniyle, bu çözüm birçok tasarIn kßîiamaslij empoze etmektedir. Ayrica, bu çözümün uygulamaya konulmasnda kullanlan ve genellikle alüminyumdan yapman iletkenlerin fazla uzunlugu, yüksek malzeme maliyetlerini ve iletkenlerin rezistans etkisine bagli yüksek enerji kay plarlni beraberinde getirmektedir. Manyetik alanjn düsey bileseninin azalt Imasiriia yönelik diger bir çözüm, bir veya daha fazla metal elektrik iletkeni taraf ndan olusturulan sekonder bir elektrik devresinin kullaniltnasTîHiçermektedir. Bu sekonder elektrik devresi klasik olarak, alüminyum izabe fIIimidaki elektrolitik hücrelerin hizalama ekseni veya eksenleri boyunca uzanmaktadI. Elektroliz akEhIiIi yogunlugunun belirli bir yüzdesi kadar olan bir yogunluga sahip bir akmn bu devrenin içinden geçmekte ve böylece, elektroliz akmnü tarafîidan meydana getirilen manyetik alanli etkilerini dengeleyen bir manyetik alanü üretmektedir. Özellikle, elektroliz akEnIiIi yogunlugunun %5 ila %20'si kadar bir yogunluga sahip bir akînütasüan dahili ve/veya harici bir döngü vasIasßila, bitisik hücrelere ait bir hat tarafndan meydana getirilen manyetik alanLni etkisinin azaltimasna yönelik sekonder bir devrenin kullanimi IFR 2425482 sayili patent belgesinden bilinmektedir. Ayrica Magne Runde'ye ait "Application of High-Tc Superconductors in Aluminum Electrolysis Plants (alüminyum elektroliz tesislerinde yüksek-Tc süper iletkenlerin uygulanmasri" baslikll imakaleden (uygulamal süper iletkenlige iliskin IEEE tutanaklari,i cilt 5, No. 2, Haziran 1995), bu tür bir sekonder devrenin yapImasDamacQla süper iletken bir malzemenin kullanmnasîimi ekonomik açElan uygulanabilir olmadEgZda bilinmektedir. Hücreler arasîidaki iletkenler tarafmidan üretilen manyetik alani etkisinin, elektroliz akînüla aynü yönde olan ve elektroliz aklIhIiIi yogunlugunun %20 ila °/070,si seviyesinde bir yogunluga sahip olan bir akmnü tasjian döngüler vasIasÜIa azaltImasIia yönelik sekonder bir devrenin kullanmiîise EP 0204647 saymîpatent belgesinden bilinmektedir. Buna karsirt, bu sekonder elektrik devresi veya devrelerinin üretilmesi için geleneksel olarak alüminyum seklindeki yüksek miktarda malzemeyi gerektirmesi nedeniyle, bu çözüm maliyetli olmaktadl. Ayrlîta, sekonder elektrik devresine (devrelerine) akî'n beslenmesi zorunlu oldugundan, bu çözüm enerji bakînmidan da maliyetlidir. Son olarak bu çözüm, önemli düzeyde güç ve büyüklüge sahip besleme istasyonlarIiIJ (veya jeneratörlerin) tesis edilmesini de gerektirmektedir. Dolayßjrla mevcut bulus, üretim ve isletme maliyetlerinin önemli düzeyde azaItÜItEgDve boyut gereksinimlerinin daha az oldugu bir alüminyum izabe fIIinît temin edilmesi yoluyla, yukarLda ifade edilen dezavantajlar'ri tamamIia veya bir bölümüne çözüm getirilmesi ve bir alüminyum üretim tesisinde karsilas Ian sorunlara çözüm getirilmesi Dolayls yla bu bulus (i) alüminyum üretimi için tasarlanan ve bir veya daha fazla siray olusturan elektrolitik hücrelere ait bir seriyi, (ii) elektrolitik hücre serisine bir elektroliz akînm:(l1) temin edecek biçimde tasarlanan ve iki kutba sahip olan bir besleme istasyonunu, (iii) içinden elektroliz akmiîili (I1) geçtigi ve her biri besleme istasyonunun kutuplarlidan birine baglanan iki uç noktasîia sahip bulunan bir ana elektrik devresini (iv) içinden bir akInIi (I2, !3) geçtigi, elektrolitik hücrelere ait sîa veya sîalar boyunca uzanan süper iletken malzemeden yapmna bir elektrik iletkenini içeren en az bir sekonder elektrik devresini içeren bir alüminyum izabe frlnilyla ilgili olup özelligi, sekonder elektrik devresindeki süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkeninin, seri olarak birkaç dönüs gerçeklestirecek biçimde elektrolitik hücrelere ait slîla veya slTlalar boyunca en az iki kez uzanmasldln. Özellikle süper iletken malzemeden yap]]na en az bir elektrik iletkeninin kullantlîmasE alüminyum izabe fîîimiîi toplam enerji tüketiminin ve dolayßwla alüminyum izabe fIlIlIJII isletme maliyetlerinin düsürülmesini mümkün hale getirmektedir. Ayrma, daha küçük ebatlarü nedeniyle, süper iletken malzemeden yapiltna elektrik iietkenleri alüminyum izabe fIItÜ içinde mevcut alanli daha iyi idare edilmesine olanak tanînaktadl. Kütleleri alüminyum, bakI veya çelikten yapmna esdeger iletkenlerinkinden daha az oldugu için, süper iletken malzemeden yapüma elektrik iletkenleri daha küçük ve dolayßýla daha az maliyetli destek yapttarlia gereksinim duymaktadm. Süper iletken malzemeden yapmna bir elektrik iletkeni ile klasik bir elektrik iletkeni araslidaki birlesme yerlerinde enerji kaymilarliîi varlglidan ötürü, süper iletken malzemeden yaptima bir elektrik iletkeni özellikle önemli bir uzunluga sahip oldugu zaman avantajlEolmaktad I. Süper iletken malzemeden yaplma bir sekonder devrenin kullan lmasLielektroliz akmu taraf ndan üretilen manyetik alanini hücrelerde mevcut sivilar üzerindeki olumsuz etkilerinin azalt lmaslni mümkün hale getirmekte ve kritik s cakllklar nlni altinda tutulan süper iletken malzemeden yap lma elektrik iletkenlerinin neredeyse sifir öz direnci sayesinde enerji tasarrufunun elde edilmesini saglamaktadm. Buna ek olarak, sekonder elektrik devresi tarafindan meydana getirilen döngü hücrelere ait sma veya sîalar boyunca birkaç kez uzanmakta ve seri haldeki birkaç dönüsü içermektedir. Bu ise, süper iletken malzemeden yaptiîna elektrik iletkeni içinden geçen akînmi yogunlugunun dönüs sayîsmia bölünmesini ve sonuç olarak, bu akmnü sekonder elektrik devresine iletmek üzere tasarlanan elektrik besleme istasyonunun maliyetinin ve besleme istasyonunun kutuplarüile süper iletken malzemeden yaplma elektrik iletkeni arasîidaki birlesme yerlerinin maliyetinin düsürülmesini mümkün hale getirmektedir. AvantajILI bir durum olmak üzere, sekonder elektrik devresindeki süper iletken malzemeden yap Ima elektrik iletkeni, söz konusu süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkeninin yaptig dönüslerin içerisinden yan yana geçis yaptig tek bir kriyojenik mahfazay_ içermektedir. Bu tür bir uygulama, kriyojenik mahfazanin uzunlugunu ve sogutma sisteminin gücünü azaltmaktad r. Bulusa uygun alüminyum izabe fEIiIiIi baska bir özelligine göre, sekonder elektrik devresindeki süper iletken malzemeden yaplma elektrik iletkeni esnektir ve en az bir kavisli parçaya sahiptir. Dolayßjila sekonder elektrik devresi, düz olmayan bir veya daha fazla parçaya yer verebilmektedir. Süper iletken malzemeden yapmna elektrik iletkeninin esnekligi, engellerden kaçîimnasli: (ve böylelikle alüminyum izabe fimmîi boyutsal kßttiamalarmia göre ayarlama yapttmaslij, ancak ayn: zamanda manyetik alan dengelemesinin lokal olarak rafine edilmesini de mümkün hale getirmektedir. Avantajlü bir durum olmak üzere, sekonder elektrik devresindeki süper iletken malzemeden yapJIna elektrik iletkeni kßmen, bir manyetik kalkan: olusturan bir mahfazanîi içine yerlestirilmektedir. Bu özellik, süper iletken malzemeden yapIma elektrik iletkeninin çevreleyici bir manyetik alanü üretmesini önleme seklindeki avantaja sahiptir. Bu özellikle, bir manyetik kalkanli yoklugunda söz konusu geçis bölgelerindeki manyetik alan: siddeti nedeniyle çaISmas_zarar görecek olan ekipman veya araçlarLm geçisine yönelik bölgelerin olusturulmasirii imümkün hale getirmektedir. Bu ayniizamanda, güçlü manyetik alanlara karsiikoruma saglamaya yönelik perdelemeyi içeren maliyetli ekipmanini kullanilmasindan kaçini Imas ni da mümkün hale getirmektedir. Tercihen, manyetik kalkani iolusturan mahfaza, elektrolitik hücrelere ait sna veya smalariîti uç noktalarTtiTii en az birine yerlestirilmektedir. Bulusa uygun alüminyum izabe fEIiIiIi baska bir özelligine göre, sekonder elektrik devresi iki uç noktasîtüiçermekte, söz konusu sekonder elektrik devresinin her bir uç noktasü ana elektrik devresine yönelik besleme istasyonuyla ayn Dolmayan bir besleme istasyonuna ait bir elektrik kutbuna baglanmaktad I. Avantajlü bir durum olmak üzere, sekonder elektrik devresindeki süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkeni, elektrolitik hücrelere ait sma veya smalar boyunca önceden belirlenmis bir sayida geçis yapmakta ve böylece, 5 kA ile 40 kA araslidaki yogunluga sahip bir akLmu temin eden bir sekonder elektrik devresi besleme istasyonunun kullan Imasi mümkün olmaktadin. Dolayis yla, süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkeni, piyasadan kolayl kla temin edilebilen ve ekonomik açi-clan faydaln olan bir besleme istasyonunun kullanilmas için gerekli say da seri dönüsün yapilmasini mümkün hale getirmektedir. Bulusa uygun alüminyum izabe fIIII'iII baska bir özelligine göre, sekonder elektrik devresindeki süper iletken malzemeden yapJJTia elektrik iletkeninin en azîiidan bir bölümü, sIa veya sIaIardaki en az bir elektrolitik hücrenin asagsmia yerlestirilmektedir. Yine bulusa uygun alüminyum izabe fInIiIi baska bir özelligine göre, sekonder elektrik devresindeki süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkeninin en azîidan bir bölümü, sîa veya sIaIardaki elektrolitik hücrelerin sag tarafüve/veya sol tarafü boyunca uzanmaktadin. Bulusa uygun alüminyum izabe fîmmii baska bir özelligine göre, süper iletken malzemeden yapmna her bir elektrik iletkeni bak] veya alüminyum bir merkezi damara, en az bir süper iletken malzeme fiberine ve kriyojenik bir mahfazaya sahip bir kablodan olusturulmaktad I. Bulusa uygun alüminyum izabe fIIimIi baska bir özelligine göre, kriyojenik mahfazan I'i içinden bir sogutma akßkan :akmaktad I. Avantajanir durum olmak üzere, sogutma akskan _'sNLnitrojen ve/veya helyumdur. Bulus, asagida ekteki sekillerle iliskili olarak sunulan ayr nt II laç klama sayesinde daha iyi anlasilacak olup bu sekillerde: - Sekil 1, teknigin bilinen durumuna uygun bir elektrolitik hücrenin yukaridan diyagramatik bir görünüsüdür. - Sekil 2, teknigin bilinen durumuna uygun bir elektrolitik hücrenin yandan bir görünüsüdür. - Sekil 3, 4, 5, 6 ve 7, süper iletken malzemeden yapIma en az bir elektrik iletkeninin sekonder bir elektrik devresinde kullanddtgübir alüminyum izabe fjîimiîi yukarmlan diyagramatik görünüsleridir. - Sekil 8 ve 9, süper iletken malzemeden yapmria bir elektrik iletkeninin sekonder bir elektrik devresinde kullanEEdEgZbir alüminyum izabe fIîmIi yukarmlan diyagramatik görünüsleridir. - Sekil 10, kavisli bir parçayla donatiims bir sekonder elektrik devresini içeren bir alüminyum izabe f'r nirii n yukaridan kISmi bir diyagramatik görünüsüdür. - Sekil 11, bir alüminyum izabe fm nimdaki bir elektrolitik hücreye ait bir kesit görünüsü olup süper iletken malzemeden yapiltna elektrik iletkenlerinin iki adet sekonder elektrik devresindeki özel bir konumlandinilma biçimini göstermekte ve ayrica, alüminyum veya bakmdan yapIma klasik elektrik iletkenlerinde kullanEIImas: gerekecek olan konumlandmma biçimini de göstermektedir. Sekil 2, bir elektrolitik hücreye (2) ait klasik bir örnegi göstermektedir. Elektrolitik hücre (2) özellikle, örnegin çelikten yapmna bir metal pota kovanli:(3) içermektedir. Metal pota kovan :(3) iç kBmIida refrakter ve/veya yalîkan malzemelerle, örnegin tuglalarla astarlanmaktadl. Elektrolitik hücre (2) ayrîza, karbon malzemeden yapmna bir katoda (6) ve özellikle kriyolit ve alüminyum oksit içeren bir elektrolitik yunaktaki (8) elektroliz reaksiyonu ilerledikçe tüketilecek biçimde tasarlanmis bir dizi anoda (7) sahip bulunmaktadI. Alüminyum oksit ve ögütülmüs yunak içeren bir kaplama, genel olarak elektrolit yunagîiü (8) ve en azîtdan kßmen anotlarü (7) örtmektedir. Elektroliz reaksiyonu smaslida, bir süt: alüminyum yatagü(10) olusmaktadl. Katot (6), pota kovan :(3) içinden geçen metal çubuk formundaki katot çtkîslarlia (9) elektriksel olarak baglanmakta ve katot çLkLSIarLiJiLni (9) kendisi de, hücreden hücreye elektrik iletkenlerine (11) baglanmaktadln. Hücreden hücreye elektrik iletkenleri (11), bir elektrolitik hücreden (2) digerine elektroliz akimln (I1) iletmektedir. Elektroliz akim (I1) her bir elektrolitik hücrenin (2) iletken elemanlari iiçinden geçmekte, yani önce bir anodun (7), sonra elektrolitik yunagini (8), slv alüminyum yatag nini (10), katodun (6) ve son olarak katot çikFslarlTiia (9) baglFblan hücreden hücreye elektrik iletkenlerinin (11) içinden geçmekte ve böylece elektroliz akmnliîii (I1) daha sonra, bir sonraki elektrolitik hücrede (2) yer alan anoda (7) iletilmesi saglanmaktad I. Bir alüminyum izabe flîmîi (1) elektrolitik hücreleri (2) geleneksel olarak seri halde düzenlenmekte ve elektriksel baglantttarljseri olarak yapilmaktadl. Bir seri, elektrolitik hücrelere (2) ait bir veya daha fazla slIayîiçerebiImektedir. Seri birkaç sîay:(F) içerdigi zaman, bunlar genellikle düz ve birbirine paraleldir ve avantajlEbir durum olmak üzere, çift bir sayma karsIÜi gelen bir miktarda mevcut bulunmaktad Ilar. Bir örnegi Sekil 3'te görülebilen alüminyum izabe anLniL(1), içinden bir elektroliz ak mlrli n (I1) geçtigi bir ana elektrik devresini (15) içermektedir. Elektroliz akim nlni (I1) yogunlugu, birkaç yüz bin amper mertebesindeki, örnegin 300 kA ila 600 kA mertebesindeki degerlere ulasabilmektedir. Bir besleme istasyonu (12), elektrolitik hücrelere (2) ait seriye elektroliz ak mim (I1) beslemektedir. Elektrolitik hücrelere (2) ait serinin uç noktalarmg her biri, besleme istasyonunun (12) bir kutbuna baglanmaktadl. Baglaymü elektrik iletkenleri (13), besleme istasyonunun (12) elektrik kutuplarm :serinin uç noktalarlia baglamaktadl. Bir seride yer alan sîalarît (F) elektrik baglantßîseri olarak yapilmaktadî. Bir veya daha fazla baglaymüelektrik iletkeni (14) elektroliz akmmüm) bir sîadaki (F) son elektrolitik hücreden (2) bir sonraki sîadaki (F) ilk elektrolitik hücreye (2) iletmektedir. Ana elektrik devresi (15) elektrolitik hücrelere (2) ait serinin uç noktalarîiübesleme istasyonuna (12) baglayan baglaylc elektrik iletkenlerini (13), elektrolitik hücrelere (2) ait sralarLi(R) birbirine baglayan baglachLlelektrik iletkenlerini (14), hücreler arasinda yer alan ve aynüsmadaki (F) iki elektrolitik hücreyi (2) birbirine baglayan elektrik iletkenlerini (11) ve her bir elektrolitik hücreye (2) ait iletken elemanlarijçermektedir. Geleneksel olarak, 50 ila 500 elektrolitik hücre (2) seri olarak baglanmakta ve her biri 1 km'den fazla uzunluga sahip iki sIa (F) boyunca uzanmaktad I. Mevcut bulusun bir uygulamaslia uygun alüminyum izabe fIIiÜ(1) ayrla, örnegin Sekil 3'te görülebilen bir veya daha fazla sekonder elektrik devresini (16, 17) içermektedir. Bu sekonder elektrik devreleri (16, 17) geleneksel olarak, elektrolitik hücrelere (2) ait hatlar (F) boyunca uzanmaktadin. Bunlar, elektroliz yunaginda (8) karars zliga yol açan ve dolayisiyla elektrolitik hücrelerin (2) verimliligini etkileyen, elektroliz akiminin (I1) yüksek yogunlugu sonucunda üretilen manyetik alana yönelik dengeleme yapabilmektedir. Bir besleme istasyonu (18) tarafindan iletilen bir akmn (l2, l3), sWiasFyla her bir sekonder elektrik devresinin (16, 17) içinden geçmektedir. Her bir sekonder devreye (16, 17) iliskin besleme istasyonu (18), ana devreye (15) iliskin besleme istasyonundan (12) ayrIiI. Alüminyum izabe fIIi:(1), süper iletken malzemeden yapilma bir elektrik iletkeniyle donatilîrnß en az bir tane sekonder elektrik devresini (16, 17) içermektedir. Bu süper iletken malzemeler arasîida örnegin BiSrCaCuO, YaBaCuO, MgB2, malzemeler veya süper iletken özellikleriyle bilinen diger malzemeler yer almaktadm. Süper iletken malzemeler kritik sicakliklarinilni altinda tutulduklarl izaman öz dirençleri sifiin oldugu için, Joule etkisine bagli iolarak si iüretiminden kaynaklanan çok az bir kaymla birlikte veya bu tür hiçbir kaymi söz konusu olmakszn akiT'nITii tasinmasi? amaciyla kullan lmaktadinlar. Herhangi bir enerji kaybi isöz konusu olmadigi iiçin, alüminyum izabe fmmnîtarafdan aIIian bir maksimum enerji miktarD(örnegin 600 kA ve 2 kV) alüminyumu üreten ana elektrik devresine (15) Iletilebilmekte ve özellikle, hücrelerin (2) saygüartlüabilmektedir. Örnegin, bu bulusun uygulamaya konulmasEiamacßila kullanman bir süper iletken kablo bakI veya alüminyum bir merkezi damar: süper iletken malzeme serit veya fiberlerini ve bir kriyojenik mahfazayüiçermektedir. Kriyojenik mahfaza, sogutma akßkanîiüve örnegin SI/Ünitrojeni barIidman bir kmIIan olusturulabilmektedir. Sogutma akßkanü süper iletken malzemelerin sicakligin n kritik sicakliklar niini altinda, örnegin 100 K (Kelvin) degerinin aItIida ya da 4K ile 80K arasîtda tutulmas: mümkün hale getirmektedir. Enerji kaymlarüsüper iletken malzemeden yapIma elektrik iletkeni ile diger elektrik iletkenleri arasndaki birlesme yerlerinde bulundugundan, süper iletken malzemeden yaptlrna elektrik iletkenleri özellikle belirli bir uzunluga ve daha belirgin bir ifadeyle 10 m veya daha fazla bir uzunluga sahip olduklarjaman avantajIEblmaktadI. Sekil 3, 4 ve 5, bulusa uygun bir alüminyum izabe fLianiIi (1) farkILI olasu uygulamalar nl isinilrlaylcl olmayan örnekler halinde göstermektedir. Farkli lsekillerde, süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkenleri noktali çizgilerle gösterilmektedir. Sekil 3'teki uygulama, her biri bir besleme istasyonu (18) taraf ndan temin edilen belirli bir yogunluga sahip ak mlarlni (I2 ve I3) içinden geçtigi iki adet sekonder elektrik devresine (16 ve 17) yer veren bir alüminyum izabe fleiTtU(1) göstermektedir. Akl'mlar (I2 ve I3) sekonder elektrik devreleri (smasýla 16 ve 17) içinden elektroliz akmnlýla (I1) aynDyönde geçmektedir. Bu durumda, sekonder elektrik devreleri (16 ve 17), hücreleri birbirine baglayan elektrik iletkenleri (11) tarafIidan üretilen manyetik alana yönelik dengelemeyi saglamaktad I. Elektrik akmilarlidan (I2, I3) her birinin yogunlugu yüksektir, örnegin elektroliz akInIimi (I1) yogunlugunun %20'si ile %100'ü arasmidadl ve tercihen %40 ila %70'i kadard I. Bitisik sîadaki (F) manyetik alana yönelik dengeleme ise, Sekil 4'teki uygulama vasLtasLyIa elde edilebilmektedir. Sekil 4'te gösterilen alüminyum izabe frmtLK1), içinden bir elektrik aklmlniln (I3) geçtigi dahili bir döngüyü olusturan bir sekonder elektrik devresine (18) yer vermektedir. Sekil 5'te gösterildigi gibi, içinden bir aletnTt (I2) elektroliz aletnlTlia (I1) ters yönde geçtigi harici bir döngüyü olusturan tek bir sekonder devrenin (16) temin edilmesi yoluyla da, bitisik smadaki (F) manyetik alana yönelik dengelemenin gerçeklestirilmesi mümkündür. Sekonder elektrik devrelerinin (16, 17) iki kilometre seviyesindeki uzunlugu nedeniyle, sekonder elektrik devresi veya devrelerinin (16, 17) olusturulmasüiçin süper iletken malzemeden yapüma elektrik iletkenlerinin kullanÜInasD yararIII. Süper iletken malzemeden yapmna elektrik iletkenlerinin kullanmi: alüminyum veya bakmdan yaptima elektrik iletkenlerinin ihtiyaç duyduguria kglasla daha az bir voltaja gereksinim duymaktadln. Dolay siyla, sekonder devresi veya devrelerinin (16, 17) süper iletken malzemeden yap]]na elektrik iletkenlerini içerdigi durumlarda voltajmi 30 V'tan 1 Ve düsürülmesi mümkündür. Bu, klasik tipteki alüminyum elektrik iletkenlerine kgiasla enerji tüketiminde %75 ila %99 seviyesinde bir azalmayîtemsil etmektedir. Ayrma, sekonder elektrik devresi veya devrelerine yönelik besleme istasyonunun (18) maliyeti de buna baglîolarak azalmaktad I. Özellikle Sekil 6 ve 7'de görülebilecegi üzere, alüminyum izabe fII'iü(1) süper iletken malzemeden yapian ve avantajlubir durum olmak üzere elektrolitik hücrelere (2) ait ayni is ra (F) boyunca en az iki kez uzanan bir elektrik iletkenine sahip bir sekonder elektrik devresini (16, 17) içermektedir. Sekonder bir elektrik devresi (16, 17) taraf ndan olusturulan döngü seri haldeki birkaç dönüsü içerdiginden, sekonder elektrik devresi (16, 17) içinden geçen ak miri (I2, I3) yogunlugu, ayn|`imanyetik etkiyle ilgili olarak, temin edilen dönüslerin adedine karsiiik gelen saymia bölünebilmektedir. AkEh yogunlugundaki bu azalma ayn: zamanda, birlesme yerlerinde Joule etkisinden kaynaklanan enerji kaymlarm ve süper iletken malzemeden yapIma elektrik iletkenleri arasIidaki birlesme yerlerinin maliyetinin ve sekonder elektrik devresine (16, 17) yönelik elektrik iletkenlerinin giris veya çERSIarIiîi azaItImas: da mümkün hale getirmektedir. Süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkenleri sayesinde her bir sekonder elektrik devresi (16, 17) içinden geçen akînli toplam yogunlugundaki azalma, bunlarla iliskili besleme istasyonunun (18) büyüklügünün azaltümasLntLimümkün hale getirmektedir. Örnegin, 200 kA'IJs bir akmnu temin etmesi gereken bir döngüde, süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkeninin yirmi dönüsü, 10 kA degerindeki bir akimiitemin eden bir besleme istasyonunun (18) kullaniltnasFrFmümkün hale getirmektedir. Benzer sekilde, süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkeninin 40 dönüsü, 5 kA degerindeki yogunluga sahip bir akth temin eden bir besleme istasyonunun kullanImasmiü mümkün hale getirecektir. Böylece bu, mevcut durumda piyasada satilan ve dolayßgila daha az maliyetli olan ekipmanlarîi kullan ImasDDnümkün hale getirecektir. Ayrma, süper iletken malzemeden yapilma sekonder elektrik devrelerinin (16, 17) olusturulmasüiçin bir veya daha fazla dönüsün seri olarak kullanmnasm besleme istasyonu (18) ile birinci ve son elektrolitik hücre (2) arasîidaki güzergah boyunca akmn yogunlugu düsük oldugundan (tek bir elektrik iletkeni geçisi), söz konusu güzergah üzerindeki manyetik alanlar n azaltilmasi :seklindeki avantaja sahiptir. Süper iletken malzemeden yapIma elektrik iletkenlerinin alüminyum veya bakmdan yaptiTna elektrik iletkenlerine kjiasla daha küçük bir ebada sahip olmasqaynüyogunluk için bir bakI iletkenin kesitinden 150 kata kadar daha küçük olan ve bir alüminyum iletkene kÜasla bu oranli da ötesinde daha küçük olan bir kesit), sekonder elektrik devreleri (16, 17) tarafIidan olusturulan döngülerde seri haldeki birkaç dönüsün üretilmesini kolaylastlmaktad I. Sekil 6'da gösterilen uygulamaya uygun alüminyum izabe anLniL(1), elektrik iletkenleri seriye ait sinalarini (F) uzunlugunu seri olarak iki kez kat eden bir sekonder elektrik devresini (16) içermektedir. Sekil 7'deki uygulamada alüminyum izabe flnini (1), serideki elektrolitik hücrelerin (2) hem sol hem de sag tarafml lkat eden bir sekonder elektrik devresini (16) içermektedir (sol ve sag taraf, ana elektrik devresinde (15) bulunan ve elektroliz akTnlTiiTi (l1) genel aklSFyönünde bakan bir gözlemciye göre tanînlanmaktadî). Ayrma, Sekil Tde gösterilen alüminyum izabe fjîilidaki (1) sekonder elektrik devresine (16) ait (süper iletken malzemeden yapmna) elektrik iletkenleri seri olarak birkaç dönüs yapmakta olup bunlara, serideki hücrelerin (2) sol taraf:b0yunca uzanan iki dönüs ve sag tarafüboyunca uzanan üç dönüs dahildir. Dönüslerin sayßîim smasßlla yirmi ve otuz olmasü mümkündür. Her bir tarafta yaptllacak dönüslerin sayîsüaraslidaki fark, optimum manyetik dengenin elde edilmesi için smalar arasmidaki mesafenin bir fonksiyonu olarak belirlenmektedir. Süper iletken malzemeden yapdma elektrik iletkeninin iki dönüsü arasLmdaki küçük potansiyel farki lsayesinde, elektrik iletkeninin çesitli dönüslerinin yalitilmasi ikolaydln. Süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkeninin her bir dönüsü arasirlia yerlestirilen ince bir elektrik yalifkan _yeterli olmaktad m. Bu nedenle ve süper iletken malzemeden yap Ima elektrik iletkeninin küçük ebadll sayesinde, bir devreye ait süper iletken malzemeden yapIma elektrik iletkeninin, söz konusu iletken tarafmidan gerçeklestirilen dönüslerin sayßîia bakmnaksîli tek bir kriyojenik mahfaza içinde barIidmmnasümümkündür. Bu kriyojenik mahfaza, içerisinde bir sogutma akßkanlimi sirküle edildigi @[1] olarak yalmmnß bir kmüiçerebilmektedir. Belirli bir konumda, kriyojenik mahfaza, süper iletken malzemeden yapmna aynD elektrik iletkeninin yan yana birkaç geçisini barîidlabilmektedir. Böyle bir uygulama, elektrolitik hücrelere ait serinin etraflida birkaç dönüs yapan alüminyum veya baklndan yapilma elektrik iletkenlerinin söz konusu oldugu durumda daha fazla kLSLtIamaya yol açacaktm. Gerçekten de, alüminyum veya bakrdan yaptlma elektrik iletkenleri, süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkenlerinden daha fazla hacimlidir. Dahasü her bir dönüs arasmida mevcut olacak potansiyeldeki büyük düsmeden ötürü, takIrnas: ve bakmnnîi yapImasü gerekecek olan maliyetli yalitkanlarli ilave edilmesi gerekli hale gelecektir. Alüminyum veya bakmdan yapmna klasik elektrik iletkenleri çalîsma smasnda ßîidgüiçin, iletkenin çesitli dönüsleri araslia bir yalEtkanIi takürnasü ßIiIi uzaklastIJTnasSlla ilgili sorunlar: gündeme getirecektir. Süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkenleri alüminyum veya bakindan yapilma elektrik iletkenlerine göre ayrica, esnek olabilmeleri seklindeki avantaji i tas maktadin. Dolaysyla alüminyum izabe finimi i(1), en az bir kavisli parçaya sahip süper iletken malzemeden yap Ima bir elektrik iletkenine yer veren bir veya daha fazla sekonder elektrik devresini (16, 17) içerebilmektedir. Bu ise, örnegin Sekil 10"da görülebilen dikmeler gibi, alüminyum izabe fIIiiD(1) içerisinde mevcut olan engellerin (19) etrafîidan geçilmesini mümkün hale getirmektedir. Bu, Sekil 10'da görülebilen alüminyum izabe fîîilidaki (1) sekonder elektrik devresine (16) ait kavisli parçanm (16a) izin verdigi biçimde, süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkeninin sekonder elektrik devresi veya devrelerindeki (16, 17) konumunun lokal olarak ayarlanmasü yoluyla, alüminyum izabe fln Iidaki (1) manyetik alana yönelik lokal ayarlamalari yapImasîiDda mümkün hale getirmektedir. Bu esneklik, alüminyum izabe frmriidaki (1) degisiklige yönelik ayarlama yapilarak (örnegin elektroliz ak mini n (I1) yogunlugundaki bir artis ya da yeni bilgisayarlarini gücü ve konuya iliskin genel bilgi vasitasiyla kullan labilir hale gelen en yeni manyetik düzeltme hesaplamalariTiiiTii sonuçlarhi'rii kullanilmasi) süper iletken malzemeden yap Tma elektrik iletkeninin yerinin manyetik alanin düzeltilmesi amaciyla baslangiçtaki konumuna göre degistirilmesini mümkün hale getirmektedir. Sekonder elektrik devresi veya devrelerindeki (16, 17) süper iletken malzemeden yapÜma elektrik iletkenlerinin, elektrolitik hücrelerin (2) asagBIia yerlestirilebilecegine dikkat edilmelidir. Bunlarli özellikle gömülü olarak düzenlenmesi mümkündür. Bu düzenleme, süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkenlerinin küçük ebadjve bunlarIi ßîtmgior olmasîgerçegi sayesinde mümkün olmaktadl. Alüminyum veya bakmdan yapIma elektrik iletkenleri ise aynüakmn yogunlugunda daha büyük bir ebada sahip oldugu ve Isindigi ive dolay siyla sogutulmalarina (mevcut durumda havayla temas ve/veya özel sogutma araçlarinin kullanilmasLiyoluyla) ihtiyaç duyuldugu için, bu düzenlemenin bu tür elektrik iletkenlerinde gerçeklestirilmesi zor olacaktin. Sekil 11, belirli bir alüminyum izabe fIIiD(1) yerlesim planlia göre, süper iletken malzemeden yaptlhia elektrik iletkenlerini içeren sekonder elektrik devrelerine (16, 17) ve alüminyum elektrik iletkenlerinin kullanüdgüsekonder elektrik devrelerine (16', 17') yönelik olasü konumlarügöstermektedir. Sekonder elektrik devreleri (16', 17,) bir elektrolitik hücrenin (2) her iki yanlida yer almaktadI. Sekil 11'de gösterildigi gibi, sekonder elektrik devreleri (16', 177) elektrolitik hücrelere (2) örnegin bakm'i isi yapjmasEIamaCSIIa erisimi engellemektedir. Bunlar daha büyük boyutlara sahip olduklaru ve sogutulmalarU gerektigi için, süper iletken malzemeden yap Ima elektrik iletkenlerini içeren sekonder elektrik devrelerindeki (16, 17) gibi elektrolitik hücrelerin (2) asagis na yerlestirilmeleri mümkün degildir. Öte yandan süper iletken malzemeden yap ima elektrik iletkenlerinin kullanildigi Isekonder elektrik devreleri (16, 17), elektrolitik hücrelerin (2) asagisiriia yerlestirilebilmektedir. Dolayl'sFyla, elektrolitik hücrelere (2) erisim kßitlanmams olmaktad I. Bulusun bir örnegi Sekil 6'da gösterilen özel bir uygulamaslia göre, süper iletken malzemeden yapÜIna elektrik iletkenleri kîsmen, bir manyetik kalkanDolusturan bir mahfazanîi (20) içinde yer alabilmektedir. Bu mahfaza (20) örnegin çelikten yaptlma bir metal boru seklinde olabilmektedir. Bu, söz konusu manyetik kalkanli dîsmdaki manyetik alanda önemli bir azalmayü beraberinde getirmektedir. Dolayßlýla bu, özellikle çalîsmas: süper iletken malzemeden yapmna elektrik iletkenlerinden kaynaklanan manyetik alan nedeniyle zarar görecek olan araçlar için, söz konusu mahfazan n (20) yerlestirilmis oldugu konumlarda geçis bölgelerinin olusturulmas nll mümkün hale getirmektedir. DolayISiyIa bu, söz konusu araçlarln (aksi durumda korumayla donatFlmalarF gerekecektir) maliyetinin düsürülmesini mümkün hale getirmektedir. Bu mahfaza (20) avantajl bir biçimde, Sekil 6`da gösterildigi gibi bir slanmi (F) sonunda yer alan süper iletken malzemeden yapIma elektrik iletkenlerinin etrafîia yerlestirilebilmektedir. Bir manyetik kalkanüolusturan mahfaza (20) aynDzamanda, kritik smakltgîili altmida tutulan süper iletken malzemeden de olusturulabilmektedir. Avantajlübir durum olmak üzere, bir manyetik kalkanjolusturan süper iletken malzemeden yapJ'ma bu mahfaza, kriyojenik mahfaza içerisinde süper iletken malzemeden yapmria elektrik iletkenlerinin daha yak"ia yerlestirilebilmektedir. Mahfazaya ait süper iletken malzemenin kütlesi en aza indirgenmekte ve mahfazaya ait süper iletken malzeme baska bir özel sogutma sistemine ihtiyaç duyulmaksmmi kritik scaklLgnini altinda tutulmaktad ir. Alüminyum veya hatta bakIdan yapttan önceki teknige uygun klasik elektrik iletkenleriyle birlikte koruyucu bir mahfazanîii (20) kullanmnasümümkün degildir. Süper iletken malzemeden yapIma bir elektrik iletkeninin 25 cm'lik çapîia karsm bu alüminyum elektrik iletkenleri etkin biçimde 1 m`ye 1 m seviyesinde büyük bir boyut kesitine sahiptir. En önemlisi, alüminyumdan yapman elektrik iletkenleri çalßmalarü slaslida ßlimaktadl. Manyetik bir alan: olusturan bu tür bir mahfazanli (20) kullandmas+ üretilen LSLniLm uygun sekilde tahliye edilmesini mümkün hale getirmeyecektir. Ayrica, süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkenlerinin, esdeger bir akm yogunlugu için alüminyum bir elektrik iletkeninkinden yirmi kat daha az olabilen bir metre basina düsen kütle miktarina sahip olduguna da dikkat edilmelidir. Dolayisiyla, süper iletken malzemeden yamea elektrik iletkenlerine yönelik desteklerin maliyeti daha azdI ve bunlari tesis edilmesi daha kolaydl. Alüminyum izabe fim Iidaki (1) ana elektrik devresi (15) de, süper iletken malzemeden yapÜrna bir veya daha fazla elektrik iletkenini içerebilmektedir. Dolayîsßila, Sekil 8'de gösterildigi gibi, serideki sialar: (F) elektriksel olarak birbirine baglayan baglayîzü elektrik iletkenleri (14) süper iletken malzemeden yapülabilmektedir. Elektrolitik hücrelere (2) ait serinin uç noktalarMZana devreye (15) yönelik besleme istasyonunun (12) kutuplarlia baglayan baglayiIiEelektrik iletkenleri (13) de Sekil 9'da gösterildigi gibi süper iletken malzemeden yapuabilmektedir. Klasik bir alüminyum izabe firilrii nda, iki sirlayi i(F) birbirine baglayan baglayici elektrik iletkenlerinin (14) ölçüsü, bagladiklar iki s ran n (F) ayn binada m yoksa bu iki sira (F) arasindaki manyetik etkilesimden ötürü iki ayr`binada mFyer aldrgîiia bagli-olarak 30 m ile 150 m seklindedir. Serinin uç noktalarini ibesleme istasyonunun (12) kutbuna baglayan baglayI: elektrik iletkenleri (13) genel olarak, söz konusu besleme istasyonunun (12) konumuna baglüolarak 20 m ile 1 km araslidaki bir ölçüye sahiptir. Bu uzunluklardan ötürü, bu konumlarda süper iletken malzemelerden yapÜIna elektrik iletkenlerinin kullanJmasElIi enerji tasarrufu elde edilmesini mümkün hale getirecegi kolaylikla anlasIacaktI. Süper iletken malzemelerden yaptlîma iletkenlerin kullanilmasü sonucunda elde edilen ve daha önce açmlanan küçük ebat veya esneklik veya bir manyetik kalkanüolusturan bir mahfazaya yerlestirilebilme gibi diger avantajlar da, süper iletken malzemeden yapilma elektrik iletkenlerinin alüminyum izabe fr ninia (1) ait ana devrede (15) potansiyel kullanLmLmini hakliLgnLbrtaya çikarmaktadm. Öte yandan hücreleri birbirine baglayan elektrik iletkenleri (11) daha kßa oldugu için ve birlesme yerlerindeki enerji kayßlarünedeniyle, bir hücreden (2) digerine elektroliz akînmiîi iletilmesi amacgila süper iletken malzemeden yapEIIna bir elektrik iletkeninin kullan mnas :ekonomik açmlan avantajl :degildin Dolayßjrla, süper iletken malzemeden yapIma elektrik iletkenlerinin bir alüminyum izabe fIIiIida (1) kullantlmaslili avantajlEbIdugu, iletkenler yeterince uzun oldugunda ortaya çikabilmektedir. Iletken malzemeden yapilma elektrik iletkenlerinin kullanLmU özellikle, EP 0204647 sayili ipatent belgesinde aç klanan tipteki döngüler vastasiyla hücreden hücreye manyetik alan etkisinin azaltllmasl lamac yla tasarlanmls sekonder elektrik devrelerinin (16, 17) söz konusu oldugu durumda - ana elektrik devresinden (15) geçen akimmi yogunlugu özellikle yüksek ve 350 kA degerinden fazla oldugu ve sekonder elektrik devresinden ana devreden geçen aki-mia aynl'yönde geçen akTnIarl'n yogunluklarîimi toplamüana devredeki akEhIli %20'si ile %100`ü arasîtda ve tercihen Elbette açklanan uygulamalar birbirini dßlaymiözellikte degildir ve sinerji yoluyla elde edilen teknik etkinin güçlendirilmesi amacýla bir araya getirilmeleri mümkündür. Dolayßjila, hem sîalar: birbirine baglayan süper iletken malzemeden yapIma baglaymîelektrik iletkenlerini (14) hem de yine süper iletken malzemeden yap]rna olan ve bir serinin uç noktalarnübesleme istasyonunun (12) kutuplarlia baglayan baglaymü elektrik iletkenlerini (13) içeren bir ana elektrik devresinin (15) ve seri olarak birkaç dönüs gerçeklestiren ve süper iletken malzemeden yapilan elektrik iletkenlerini içeren bir veya daha fazla sekonder elektrik devresinin (16, 17) öngörülmesi mümkündür. Süper iletken malzemeden yapili'na elektrik iletkenlerini içeren tek bir sekonder elektrik devresinin (16) hücrelere (2) ait slrlalarini (F) aras nda ya da hücrelerin disinda temin edilmesi ve iletkenlerin seri olarak birkaç dönüsü gerçeklestirmesi de mümkündür. Son olarak bulus yukarEla açtRlanan uygulamalarla herhangi bir sekilde sîillüolmayü) söz konusu uygulamalar yalnüca örnek olarak sunulmustur. Bulusun istemlerle tanînlanan koruma kapsamüdîslia çtlitlmaksâli özellikle çesitli bilesenlerin yapßü veya bunlarli teknik esdegerleriyle degistirilmesi açsmidan degisiklikler yapEIInasD mümkün olarak kalacaktî. Bulusun özellikle, inert (reaksiyona girmeyen) anotlarla elektrolizden yararlanman bir alüminyum izabefrnlri kapsamas mümkündür. Bulusun ayrma genel olarak diger bütün türlerdeki döngülere, örnegin CA 2585218, uygulanmasîda mümkündür. TR TR