РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫСОКОНАДЕЖНЫХ КОМПАКТНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ НАУЧНОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ

• Автор: Сурин, Михаил Израевилич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 165 с. : 82 ил.

Оглавление

Введение
Глава 1. Свойства сверхпроводящих проводников, используемых при создании компактных СМС различного назначения

1.1. Сверхпроводники гелиевого уровня температур

1.1.1. Сверхпроводники на основе деформируемого №>-Т1 сплава и их применение

1.1.2. Сверхпроводники на основе интерметаллического соединения МЬзБп и их применение

1.2. Сверхпроводники азотного уровня температур (ВТСП)

1.3. Способы электрической защиты компактных обмоток

1.4. Тренировка и деградация сверхпроводящих магнитных систем. Причины, диагностика, методы преодоления

Глава 2. Разработка эффективных методик создания СМС с

индукцией до 10 Тл при 4,2 К из проводников на основе сплава Мэ-П с запасенной энергией до 500 кДж
Экспериментальное изучение температурных и пондеромоторных деформаций
Обоснование целесообразности бандажирования в СМС радиальных пондеромоторных усилий как способа борьбы с тренировкой и деградацией
2.1. Уменьшение энергии упругой деформации компаунда
2.2. Экспериментальное изучение температурных и пондеромоторных деформаций. Обоснование целесообразности бандажирования в СМС радиальных пондеромоторных усилий
2.2.1. Методика тензометрии обмоток СМС
2.2.2. Модельные обмотки
2.2.3. Лабораторные СМС
2.2.4. СМС с запасенной энергией до 4 МДж
2.2.5. Тензодатчик как индикатор короткозамкнутого витка

2.3. Влияние радиальной деформации и способа оптимизации
обмоток на предельные токи СМС
2.4. Влияние размеров токонесущего элемента на тренировку
и деградацию СМС
2.5. Разработка и создание СМС с индукцией до 10 Тл при
4,2 К из проводников на основе сплавов №>-Т1 с запасенной энергией до 500 кДж
2.5.1. СМС с рабочим током до 100 А
2.5.2. СМС для установок УИС
2.5.3. Установка для мессбауэровских исследований
2.5.4. СМС для установок УИС
2.5.5. СМС с раздвинутыми обмотками
2.5.6. СМС с повышенной однородностью и с требуемой конфигурацией магнитного поля
2.5.7. Разработка высокоэкономичных ключей для СМС различного назначения
Глава 3. Разработка методик создания СМС с индукцией до 18 Тл
при 4,2 К из проводников на основе №>з8п
Исследование эффективности защиты СМС с помощью короткозамкнутого экрана
Экспериментальное сопоставление ограничений на плотность тока в обмотках из проводов на основе №>-Т1 и N63 вп
3.1. Технология изготовления СМС и особенности 92 конструкции
3.2. Лабораторные СМС с индукцией до 15 Тл при 4,2 К
3.2.1. Испытание коротких образцов
3.2.2. СМС из проводника на основе №>38п с центральным источником подпитки
3.2.3. СМС из проводника на основе Мп без стабилизирующей меди
3.2.4. СМС из проводника на основе N63 Бп со стабилизирующей медью

3.3. Комбинированные СМС
3.3.1. Комбинированная (МЬ'П+У3Оа) СМС
с индукцией 12,2 Тл в отверстии диаметром 80 мм
3.3.2. Комбинированные (ЪПСП+ЫЬзБп) СМС с индукцией более 16 Тл в отверстии диаметром 45 мм
3.3.3. СМС с индукцией 12,5 Тл в отверстии диаметром 220 мм
3.4. Экспериментальное сопоставление ограничений на плотность тока в обмотках из проводов на основе №>38п и №Лл
3.5. СМС для исследований при высоких давлениях в магнитном поле 12ч-13 Тл
3.6. Разработка СМС с индукцией 17,7 Тл при 4,2 К. Исследование возможности повышения индукции за счет использования Мэ38п проводников с распределенными источниками подпитки
3.6.1. Секции опорного поля СМС
3.6.2. Предварительные испытания секций опорного поля
3.6.3. Выбор материала сверхпроводника и проектирование внутренней секции СМС
3.6.4. Испытания СМС в сборе
3.7. Исследование эффективности электрической защиты СМС с сильным полем с помощью короткозамкнутых экранов
3.7.1. Результаты испытаний СМС на 17 Тл при последовательном питании всех секций без проводящего экрана
3.7.2. Причины электрического повреждения СМС
3.7.3. Испытания СМС на 17 Тл с короткозамкнутым проводящим экраном
3.7.4. Анализ причины преждевременного перехода 17 Тл СМС в нормальное состояние
3.7.5. Экспериментальное исследование метода электрической защиты СМС с индукцией 14ч-15 Тл с помощью короткозамкнутого проводящего экрана

свою очередь, влияют на структуру пининга и, соответственно, на плотность критического тока.
• Очень информативным представляется дублированный эффект, когда сигнал от события в магните сопровождается АЭ и скачком напряжения, позволяющим исследователям делать вывод о том, что причиной перехода в нормальное состояние, в частности,
1,5 метрового диполя «1гаЬе11е», было движение витка [116].
• Локализация источника импульсных механических возмущений СМС, позволяющая проектировщикам анализировать правильность принятых решений, в частности выявлять зоны концентраций механических возмущений [117, 118, 119]. Линейная локализация была проведена нами также при испытаниях рейстрека для магнитного сепаратора, а также СМС индуктивного накопителя на 0,5 МДж (глава 5).
• Оптимизация технологии изготовления СМС с точки зрения минимизации импульсных локальных тепловыделений механического происхождения, особенно в зоне минимальной устойчивости СП-проводников (близко к критической поверхности). Так, в работе [120] авторы выявили отличие характера механических возмущений для галетной и послойной намотки магнитов.
• Исследование эффекта Кайзера при помощи АЭ. Как показывает наш опыт, а также результаты исследований зарубежных авторов, эффект имеет свои отличительные особенности в каждом конкретном случае, т.е. при испытаниях СП проводников, СМС с медленным циклом заведения тока, индуктивных накопителей с частотой запитки и разряда в 2 с и др. применений.
Роль механических напряжений в тренировке и деградации СМС исследовалась также методами моделирования. В работе [121] моделировали высокие механические напряжения, возникающие в обмотках СМС на небольших магнитах с формой обмоток в виде «рейстрека». Было показано,