Исследование теплофизических процессов в обмотках, элементах систем защиты и питания сверхпроводящих магнитов ускорителей

• Автор: Зубко, Василий Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Протвино
• Количество страниц: 140 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С СОЗДАНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ И ПИТАНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ
МАГНИТОВ УСКОРИТЕЛЕЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
1Л. Анализ моделей численного исследования процесса перехода в нормальное
состояние сверхпроводящих обмоток магнитов и способов их защиты..
1.2. Проблемы, возникающие при создании токовводов на основе
высокотемпературной сверхпроводимости
Выводы и постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕХОДА В НОРМАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МАГНИТОВ
2.1. Методика численного расчета процесса перехода в нормальное состояние сверхпроводящих магнитов
2.2. Исследование процесса перехода в нормальное состояние сверхпроводящих магнитов электронной линзы и результаты их испытаний
2.3. Исследование процесса перехода в нормальное состояние сверхпроводящих соленоидов канала охлаждения нейтринной фабрики
2.4. Исследование процесса перехода в нормальное состояние сверхпроводящих корректирующих магнитов УНК
ГЛАВА 3. ТЕПЛОВАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ОБМОТКИ ДИПОЛЯ ИЗ
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СВЕРХПРОВОДНИКА
3.1. Конструкция диполя и свойства высокотемпературного сверхпроводника..
3.2. Метод расчета перехода в нормальное состояние обмотки диполя из высокотемпературного сверхпроводника
3.3. Результаты численного исследования тепловой стабильности и перехода в нормальное состояние диполя из высокотемпературного сверхпроводника
3.4. Метод расчета и анализ динамических тепловыделений в спаях и при наличии короткозамкнутого витка в обмотке диполя из высокотемпературного сверхпроводника
3.5. Анализ результатов испытаний диполя из высокотемпературного сверхпроводника
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕЗИСТОРОВ ДЛЯ ВЫВОДА ЭНЕРГИИ ИЗ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МАГНИТОВ БОЛЬШОГО АДРОННОГО КОЛЛАЙДЕРА
4.1. Требования к конструкции резисторов для вывода энергии из сверхпроводящих магнитов Большого Адронного Коллайдера
4.2. Методика расчета нестационарных теплогидравлических процессов в устройствах защиты и питания сверхпроводящих магнитов
4.3. Теплогидравлический расчет и оптимизация резисторов для вывода магнитной энергии из сверхпроводящих магнитов Большого Адронного Коллайдера
4.3.1. Теплогидравлический расчет и оптимизация резисторов для вывода магнитной энергии из дипольных магнитов
4.3.2. Теплогидравлический расчет и оптимизация резистора для вывода магнитной энергии из квадрупольных магнитов
4.4. Анализ результатов испытаний резисторов
ГЛАВА 5. ТОКОВВОДЫ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ
СВЕРХПРОВОДИМОСТИ
5.1. Токовводы сверхпроводящих корректирующих магнитов УНК
5.1.1. Медные токовводы, охлаждаемые гелием
5.1.2. Медные токовводы с азотным перехватом
5.1.3. Токовводы на основе высокотемпературной сверхпроводимости с
азотным перехватом
5.2. Токовводы на основе высокотемпературной сверхпроводимости с номинальным током 600 А
5.2.1. 600 А токоввод с частью на основе высокотемпературного
сверхпроводника Вь2223/А§+10 ат.%Аи
5.2.2. 600 А токоввод с частью на основе высокотемпературного
сверхпроводника В1-2223/А£+1 ат.%Аи
5.2.3. 600 А токоввод с частью на основе высокотемпературного
сверхпроводника Ъ222Ъ/Ag+ ат.%Аи переменного сечения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

При расчете квенча в СП-соленоидах для учета кривизны витков дифференциальный оператор в системе (2.1) по пространственной линейной координате заменяется на операцию дифференцирования по угловой координате [60].
Граничные условия первого или второго рода для системы (2.1) определяются типом магнита, его размерами и выбранной системой защиты.
Мощность тепла 0,(т,х) в СП-проводе определяется из выражения:
■/2Р Я(Т,В)
б,М) =

У (У -Ве(Т,В))Рт{Т,В)
> т><т<тс,
(2.2)
Р т <т
1 А С’ 1
где РАС - мощность динамических тепловыделений в переменных магнитных полях, обусловленных гистерезисными потерями в СП-нитях, потерями, вызванными вихревыми токами в матрице СП-проводов и потерями в СП-кабеле, вызванными перетеканием вихревых токов между СП-проводами.
Для определения мощности гистерезисных потерь используются выражения [61]:
6 г V
Р„=^Вс(Т,В)-с1гВ-3 л

для В > В

К = р, •

/ х2 В

Вс(Т,В)г
для В < Вр, где Вр - поле проникновения магнитного потока,
В - скорость изменения магнитного поля, У/- диаметр СП-нитей.
Для определения мощности матричных потерь используется выражение [5]:
2 • г •
Р = В± , где г- постоянная времени, д, - магнитная постоянная.