Стабильность низкотемпературных сверхпроводниковых магнитов и разработка методов ее повышения

• Автор: Круглов, Сергей Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 308 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Г ЛАВА 1. Литературный обзор

ГЛАВА 2. Исследование влияния динамики магнитного потока на стабильность низкотемпературных сверхпроводников

2Л. Исследование электрофизических особенностей сверхпроводящего

геликоида с плоскими витками как образца массивного

сверхпроводника для исследований

2.2 Исследование криостатической стабильности массивного ГЛУП сверхпроводника (геликоида) в зависимости от динамики магнитного потока, «географии» и «геометрии» тепловых возмущений
2.3. Исследование термомагнитной стабильности композитных сверхпроводников на основе ИЬ-П и №>38п: экспериментальная проверка теории без подгоночных параметров
2.4. Основные результаты экспериментов по исследованию термомагнитной стабильности сверхпроводниковых геликоидов с плоскими витками на основе МУЛ и 14Ь38п, как массивных композитных сверхпроводников во внешнем, изменяющемся с_ постоянной скоростью магнитном поле
ГЛАВА 3. Исследование влияния условий охлаждения (в том числе сверхтекучим гелием) на стабильность композитных сверхпроводников
3.1. Короткий образец с импульсным нагревателем
3.2. Исследование тренировки и деградации модельной
сверхпроводящей обмотки в зависимости от условий охлаждения
3.3. Влияние охлаждения Не-П на термомагнитную стабильность сверхпроводников
3.4.Выводы к главе
ГЛАВА 4. Исследование повышения стабильности низкотемпературных сверхпроводниковых магнитов за счёт их внешнего легирования высокотеплоёмкими добавками
4.1. Исследование стабильности ГЛУП сверхпроводниковых плотных обмоток с внешним легированием ВД всГС^
4.2. Влияние продолжительности возмущения на эффективность
метода внешнего легирования ВД
4.3. Влияние внешнего легирования ВД на термомагнитную стабильность 1чЬи сверхпроводников в составе плотных обмоток
4.4. Влияние внешнего легирования ВД на тренировку 1ЧЬТл соленоидов высоким уровнем механических напряжений на примере овальных обмоток из резерфордовского кабеля (ВД НоСщ, СеСиб) и круглых модельных обмоток из одиночного композитного проводника
(ВДвсГО^)
4.5. Влияние внешнего легирования ВД на максимально допустимые скорости ввода/вывода тока в овальных МУЛ обмотках из Резерфордовского кабеля
4.6. Выводы к главе
ГЛАВА 5. Исследование повышения стабильности комбинированных (составных) сверхпроводников посредством их «промежуточного» легирования
5.1. Свойства комбинированных NbTi сверхпроводников, содержащих медные провода с 1/19 жилами ВД (СеА12, CeCu6, PrB6, HoCu2, Gd202S)
5.2. Эксперименты по измерению критических энергий возмущений
для комбинированных NbTi сверхпроводников с различными ВД
5.3 Анализ экспериментальных данных, полученных в опытах по определению стабильности комбинированных NbTi сверхпроводников с различными ВД
5.4. Влияние «промежуточного» и внешнего легирования на термомагнитную устойчивость комбинированных NbTi
сверхпроводников
5.5.Выводы к главе
ГЛАВА 6. Исследование повышения стабильности композитных сверхпроводников посредством их внутреннего легирования высокотеплоемкими добавками
6.1. Свойства NbTi и Nb2Sn проводников «ИТЭРовского» типа с внутренним легированием ВД Gd202S и РгВ
6.2. Сравнительное исследование стабильности сверхпроводников «ИТЭРовского» типа с внутренним легированием ВД
6.3. Исследование устойчивости сверхпроводников «ИТЭРовского»
типа с внутренним легированием ВД к скачкам магнитного потока
6.4. Сравнительное исследование стабильности модельных магнитов, намотанных из NbTi сверхпроводников томографического типа с внутренним легированием ВД Gd
6.5. Выводы к главе
ГЛАВА 7. Конструкция узла соединения (спая) NbTi проводников типа «кабель в оболочке» и исследование влияния вида покрытия единичных проводов и внутренней структуры кабеля на стабильность
7.1. Разработка, изготовление и испытание узла соединения отдельных кусков Nb-Ti «кабеля-в-оболочке» для индийского токамака SST-1 и эксперименты по определению удельного поперечного электрического сопротивления его внутренней структуры
7.2 Сравнительное экспериментальное исследование стабильности шести образцов субкабелей типа «кабель-в-оболочке» разных конструкций с различным покрытием единичных проводов
7.2.1. Образцы и методика измерений
7.2.2. Результаты экспериментов
7.3 Выводы к главе

ГЛАВА 8. Сверхпроводящий трансформатор (техническое приложение)
8.1 Разработка и создание сверхпроводящего трансформатора на 50 кА
8.2. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Для расчета магнитного поля в толще геликоида была предложена модель радиального распределения плотности тока, схематично показанная на рис.2.3. Сначала определялось распределение магнитного поля при заполнении током поперечного сечения обмотки геликоида в соответствии с законом (2.1) и вычислялось максимальное значение обратного поля В* (В*~ 0,1 Тл; 1=3000А) в центральной плоскости обмотки (рис.2.За). Затем вводились два модельных параметра: ток в крайнем сверхпроводящем проводе на внешнем радиусе 1Ьг (рис.2.3б) и ток между основным токовым профилем и крайним проводом 1аЬ . Эти параметры линейно связаны с максимальным обратным полем В* и транспортным током I:
1аЬ=с, В* = с21, (2.2)
Ibr=c3B*=c4I, (2.3)
Постоянные С] - с4 зависят от размеров геликоида и составляют^ = 30 А/ Тл, с2~ 3-10'3, Cj= 775 А/ Тл, с4 = 7,75-10'2; Isc = Iab + 1Ьг = 8-10'2/.
Рис.2.3. Схематическое распределение плотности тока (—) и индукции осевого магнитного поля (---------); а - с обратным полем, б - без обратного поля .
Сравнение расчета и измерений для распределения индукции магнитного поля по радиусу обмотки геликоида при транспортном токе / = 3000 А приведено на рис.2.4. Видно вполне удовлетворительное совпадение в пределах точности экспериментальной зависимости (2.1). Необходимо заметить, что по сравнению с обычными соленоидальными обмотками геликоид обладает лучшей однородностью магнитного поля. Для примера сравним однородность в сфере радиусом 1 см в центре у исследуемого геликоида и у обычной обмотки с