Расчетно-теоретические и экспериментальные исследования в обоснование проектирования обмоточных сверхпроводников для магнитных систем термоядерных установок

• Автор: Запретилина, Елена Руслановна
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава
Г лава 2 Г лава
Глава
Моделирование переходных характеристик 8 проводника типа «кабель-в-оболочке» при неоднородном распределении тока.
1.1 Образец кабеля для испытаний на установке
SULTAN: численная модель.
1.2 Основные результаты численного моделирования
для короткого образца
Методика измерения переходных характеристик
одиночного стренда без извлечения его из кабеля Моделирование характеристик и интерпретация
результатов испытаний обмоточных проводников на основе NbTi стрендов.
3.1 Моделирование поведения многожильных NbTi
кабелей во время их испытаний на постоянном токе
3.2 Моделирование аномального поведения
многожильных NbTi кабелей при проведении экспериментов по определению их токнесущей способности
3.3 «Предсказание» характеристик и интерпретация
результатов испытаний короткого образца полномасштабного NbTi кабеля ИТЭР на постоянном токе
Инженерная методика расчета потерь 72 электромагнитной энергии в обмоточных проводниках типа «кабель-в-оболочке»
4.1 Особенности расчета потерь энергии в обмоточных
проводниках магнитных систем крупных токамаков
и анализ возможных подходов к решению этой задачи.
4.2 Анализ экспериментальных данных и получение 87 формул для оценки величины эффективной постоянной времени провода.
4.3 Реализация методики в виде численного кода для 121 анализа потерь энергии в обмоточных проводниках крупных магнитных систем.
Заключение

Список цитируемой литературы Список публикаций по теме диссертации

Введение
Ключевым этапом на пути освоения термоядерной энергетики явится создание Международного экспериментального реактора-токамака ИТЭР, к строительству которого в рамках межправительственных соглашений в 2007 г. приступили ведущие научные и промышленные организации из стран Европейского сообщества, Японии, России, США, Китая, Индии, Южной Кореи. В ИТЭР, как и в будущих реакторах для промышленных электростанций, формирование и удержание плазмы обеспечивает магнитное поле с индукцией до 13 Т, генерируемое электромагнитной системой (ЭМС). Все обмотки ЭМС ИТЭР, для снижения омических потерь, должны быть сверхпроводящими и способными работать под воздействием нестационарного магнитного поля, изменяющегося во времени со скоростью до 2 Т/с.
Конструкция ЭМС ИТЭР учитывает опыт создания первого в мире сверхпроводящего токамака Т-7, разработанного РИД «Курчатовский институт» и последовавшего за ним токамака Т-15, зарубежный опыт разработки сверхпроводниковых ЭМС экспериментальных токамаков: международной исследовательской программы LCT, французского токамака TORE SUPRA и модельных катушек полоидалыюго поля, японской DPC и французской POLO, первых проектных разработок токамаков нового поколения (отечественного ОТР и международного INTOR).
На стадии эскизного (1987-1992) и технического (1993-2001) проектирования ИТЭР были разработаны конструкция и опытнопромышленная технология обмоточных сверхпроводников ИТЭР на рабочие токи 40-70 кА. Были изготовлены и испытаны на установке SULTAN в Швейцарии многочисленные короткие и, в модельных

что, естественно, расширяет круг знаний и представлений об объекте, но не всегда является ответом на вопрос, что же произошло в конкретном случае.
Изучение свойств стрендов извлеченных из кабеля после его испытаний при рабочих нагрузках также не является «чистым» экспериментом: существует возможность повредить стренд при разборке кабеля; работа с образцом требует специальных решенной по закреплению и поддержке отрезка стренда (отрезок стренда, как правило, - прямой) во время заведения тока и т.д. Кроме того, при извлечении стренда, теряется информация о (механическом) состоянии, в котором он находился в кабеле. Как отмечено в [2.3], механическое состояние сверхпроводящих волокон в стренде является комбинацией многих факторов, среди которых, механические нагрузки, возникающие при изготовлении кабеля (скутке, заключении в кожух, компактировании) и при взаимодействии кожуха и стрендов во время отжига. При этом результирующая деформация сверхпроводника может существенно отличаться от величины, рассчитанной исходя из коэффициентов термического сжатия материалов.
Говоря о состоянии стрендов в кабеле, не стоит исключать возможности того, что в процессе изготовления некоторые из стрендов могут быть повреждены. Это же возможно и при механическом нагружении кабеля во время рабочих режимов. Так, исследования отрезков кабеля, извлеченных из обмотки КВПТО после ее испытаний на стенде СвМС, показали, что повреждения (деформация) стрендов острыми краями внутренней спирали имели место [21]
Повреждение стрендов (особенно периодическое) может явиться причиной перераспределения тока в кабеле и привести к изменению вида ВАХ — более раннему появлению напряжения и падению п- фактора.