¿Cuánta energía (vatios-hora) se almacena en las bobinas superconductoras de una resonancia magnética?

Answer 1

Para un superconductor que funciona en modo persistente (es decir, una corriente fluye a través de un circuito cerrado indefinidamente mientras se mantenga la superconductividad), la energía se almacena inductivamente: [matemática] E = LI ^ 2/2 [/ matemática], donde L es la inductancia y yo es la corriente

Suponga que el electroimán es un solenoide con un diámetro de 1 metro y una longitud de 1 m (esto no está realmente en el límite del solenoide largo, sino lo que sea). También suponga que el campo dentro (B) es 2 Tesla.

La corriente dentro de un solenoide viene dada por: [matemática] I = \ frac {B \ ell} {\ mu_0 N} [/ matemática], donde [matemática] \ ell [/ matemática] es la longitud del solenoide, [matemática ] \ mu_0 [/ math] es la permeabilidad del espacio libre, y N es el número de vueltas de cable en el solenoide (afortunadamente este término se cancelará).

La inductancia de un solenoide viene dada por: [matemática] L = \ frac {\ mu_0 N ^ 2 A} {\ ell} [/ matemática], donde A es el área de la sección transversal.

Esto proporciona la energía almacenada como: [matemáticas] E = \ frac {\ ell AB ^ 2} {2 \ mu_0} [/ matemáticas]

Conectando las dimensiones y el campo magnético obtenemos 1.25 MJ.

Un julio es el artista también conocido como un vatio-segundo. Divide entre 3600 para obtener 347 vatios-hora.

Answer 2

La energía se puede calcular usando E = 0.5 * mu_knot * integral (| B | ^ 2 dV). Entonces, por ejemplo, crear un campo 3T extremadamente uniforme sobre un volumen de aproximadamente 1 metro cúbico requeriría aproximadamente 3.6 Megajulios.

Answer 3

Una resonancia magnética de campo alto de 3 Tesla alcanza más de 10 megajulios (menos de 3 kWhr), equivalente a 2 kg (4,4 libras) de TNT, pero la resonancia magnética típica usa generalmente 1,5 Tesla o 2,5 megajulios.

Más energía en helio líquido, bobinas de gradiente y rf.