ตอนที่ 17 จะเขียนเกี่ยวกับรถไฟแม่เหล็ก แบบใช้ตัวนำยิ่งยวดของญี่ปุ่น ต่อจากที่เขียนในตอนที่ 16 ซึ่งเป็นรถไฟแม่เหล็ก แบบใช้ตัวนำธรรมดา ที่ญี่ปุ่นต้องใช้ตัวนำยิ่งยวด ก็เพราะต้องการยกตัวรถ ให้ลอยสูงจากพื้นถึง 10 ซม. (10 เท่าของเยอรมัน) เมื่อเกิดแผ่นดินไหวรุนแรง ขณะวิ่งด้วยความเร็วสูง จะได้ไม่เกิดอันตราย
หลักการทางทฤษฎี ก็คือว่า เมื่อตัวนำไฟฟ้า ถูกทำให้อุณหภูมิลดถึง -273 ◦C (Absolute zero) จะไม่มีความต้านทานไฟฟ้า หมายความว่า เมื่อใส่กระแสไฟฟ้า เข้าไปนิดเดียว กระแสไฟฟ้าก็จะไหลวนไปตลอด เพราะไม่มีการสูญเสียพลังงานในตัวนำ
ตัวนำยิ่งยวด ที่ญี่ปุ่นนำมาใช้ ประกอบด้วย เส้นใยนิโอเบียมไตตาเนียมอัลลอย (อย่านึกว่า ผมกำลังเขียนถึงเรื่องคนเหล็กภาค 3) ฝังอยู่ในแท่งทองแดง เส้นใยนี้จะหล่อเย็น ด้วยก๊าซฮีเลียมเหลว ที่อุณหภูมิ -269 ◦C ซึ่งจะทำให้แท่งทองแดง มีอุณหภูมิเข้าใกล้ Absolute zero มีความต้านทานไฟฟ้า เหลืออยู่น้อยมาก เมื่อป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าไป แท่งทองแดงนี้ ก็จะสามารถ สร้างเส้นแรงแม่เหล็ก ได้เป็นสิบสิบเท่า ของตัวนำธรรมดา เรื่องแค่นี้แหละ ที่ต้องใช้เวลาทำการวิจัยมากว่า 30 ปี
"เขียนถึงรถไฟแม่เหล็กตัวนี้ค่อยเห็นวิทยาการที่หวือหวาหน่อย "
Maglev Trains: On Track with Superconductivity
Image by http://www.magnet.fsu.edu
แต่รถไฟแม่เหล็กตัวนี้ ไม่มีแม่เหล็ก สำหรับดันให้ตัวรถ ยกลอยขึ้นเหนือพื้น มีแต่แม่เหล็ก ที่ใช้ประคอง ให้วิ่งไปตามทาง และลิเนียร์มอเตอร์ สำหรับขับเคลื่อน เมื่อเป็นอย่างนี้ ก็ยังต้องมีล้อ ซึ่งทางฝ่ายเยอรมันบอกว่า เป็นข้อไม่ดี เพราะยังมีส่วนที่สึกหรอ และยังต้องห่วงใยเรื่องการซ่อมบำรุง ทางฝั่งญี่ปุ่นจะว่าอย่างไร คงต้องไปเปิดเวที ให้โต้ตอบกันในตอนสุดท้าย
แท่งทองแดงตัวนำยิ่งยวด ที่ติดตั้งอยู่บนรถ จะทำหน้าที่ 3 อย่าง ไปพร้อมๆ กัน คือ ทั้งขับเคลื่อน ประคองตัวรถ ให้อยู่ในทางวิ่ง และยกตัวรถ ให้ลอยขึ้นจากพื้น แต่เนื่องจาก หน้าที่สองประการสุดท้าย จะทำได้ดี เมื่อรถวิ่งด้วยความเร็วสูง ดังนั้น รถไฟแม่เหล็กของญี่ปุ่น จึงต้องมีล้อ สำหรับช่วยประคองด้านข้าง ไม่ให้ตัวรถเสียดสีกับทาง และต้องมีล้อ สำหรับให้รถวิ่ง ในช่วงความเร็วต่ำ (ในหนังสือฉบับภาษาอังกฤษ เรียกว่า เป็น Landing gear อ่านแล้วนึกว่า กำลังอ่านเรื่องเกี่ยวกับเครื่องบิน)
บนทางวิ่งที่เป็นรูป ตัวยู (U) หงาย (จึงเรียกว่ารถไฟแม่เหล็ก MLU) มีทางวิ่ง สำหรับลูกล้อ อยู่ด้านล่าง ส่วนด้านข้างสองด้าน จะติดตั้งขดลวดของลิเนียร์มอเตอร์ สำหรับขับเคลื่อน และขดลวดสำหรับประคอง และยกตัวรถ
เมื่อเริ่มต้นออกวิ่ง แม่เหล็กสำหรับยกตัวถังรถ ยังทำหน้าที่ได้ไม่เต็มที่ ตัวรถจึงยังวิ่งไปบนลูกล้อ เมื่อความเร็วเกิน 100 กม./ชม. ก็จะเกิดแรงยกตัวรถให้ลอยขึ้น ถึงตอนนั้น ล้อรถก็จะลอยพ้นจากพื้น (คงไม่ได้พับเก็บเหมือนเครื่องบิน) ตัวรถก็จะวิ่งลอยไปบนเส้นแรงแม่เหล็ก เขาเรียกแรงที่ยกตัวรถนี้ว่า เป็น Electrodynamic ซึ่งไม่ทราบจะแปลว่าอะไร ที่เคยเรียนหนังสือมาก่อนหน้านี้มีแต่ Electrostatic ซึ่งแปลว่า ไฟฟ้าสถิตย์
ชุดแม่เหล็ก ที่เกิดจากตัวนำยิ่งยวดนี้ จะติดอยู่บนรถเป็นช่วงๆ เหมือนกับเป็น เครื่องยนต์ขับเคลื่อน ต่างจาก รถไฟแม่เหล็กของเยอรมัน ซึ่งจะมีขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า ติดตั้งไปตลอดความยาว ของขบวนรถ ฝั่งตัวรถของรถไฟแม่เหล็กเยอรมัน จึงใช้กระแสไฟฟ้าจำนวนมาก และต้องติดตั้ง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ ลิเนียร์ (Linear generator) ไว้กับขดลวดที่ใช้ยกตัวรถด้วย (ตรงนี้ที่ญี่ปุ่นบอกว่าไม่ดี)
รายละเอียดของทางสำหรับรถไฟแม่เหล็ก
ตั้งใจจะเขียนส่งท้าย เรื่องรถไฟแม่เหล็กอีกตอนเดียวเท่านั้น แล้วจะเปลี่ยน ไปเขียนเรื่องอื่นต่อ ถ้าเขียนเรื่องเทคนิค ของรถไฟแม่เหล็กลึกไปมากกว่านี้ เช่น วิธีเบรคทำอย่างไร ควบคุมการเดินรถอย่างไร ฯลฯ ก็ อาจจะต้องถึงกับเปลี่ยนชื่อหนังสือเป็น Transportation Engineering ว่าไหมครับ ?
|
