Определение и контроль структурных и геометрических параметров, влияющих на эксплуатационные свойства композиционных сверхпроводников на основе Nb3Sn для термоядерного реактора ИТЭР

• Автор: Тронза, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.

Раздел 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Области применения низкотемпературных сверхпроводников.

1.2. Магнитная система ИТЭР

1.3. Сверхпроводящие материалы на основе соединения ИЬзБп

1.4. Способы получения ЫЬзБп сверхпроводников

1.5. Диффузионная термическая обработка

1.6. Сверхпроводники для ИТЭР

1.7. Способы повышения токонесущей способности.

1.8. Ниобиевые волокна.

1.9. Медная стабилизация. Отношение медьне медь.
Раздел 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Изготовление образцов.
2.2. Методики исследования материалов
Раздел 3. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СВЕРХПРОВОДНИКОВ НА ОСНОВЕ ЫЬ3Бп С РАЗЛИЧНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ МЕДНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ
3.1. Параметр медьне медь экспериментальных образцов
3.2. Критический ток экспериментальных образцов
3.3. Металлографический анализ поперечного сечения экспериментальных образцов.
3.4. Степень развитости поверхности волокна
3.5. Структура сверхпроводящего слоя.
3.6. Влияние диффузионной термической обработки на химический состав сверхпроводников на основе ЫЬзБп с разным количеством медной стабилизации.
Раздел 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ СВЕРХПРОВОДНИКА И ИХ СООТНОШЕНИЯ
4.1. Прессование финальной заготовки.
4.2. Определение длин дефектных концов.
4.3. Изучение неоднородности деформации при прессовании заготовки
4.4. Результаты измерения отношения медьне медь весовым методом на партиях промышленного выпуска
Раздел 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК КОНТРОЛЯ.
5.1. Методика определения отношения медьне медь методом компьютерного анализа изображения поперечного сечения
5.2. Использование метода вихретокового контроля для определения отношения медьне медь.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Коллайдер располагается в туннеле периметром ,7 км на глубине около ста метров на территории Франции и Швейцарии (рисунок 1. Для удержания и коррекции протонных пучков используются сверхпроводящих магнита на основе NbTi сверхпроводников, общая длина которых превышает км. Последний из них был установлен в туннеле ноября года. Магниты, создающие магнитное поле 8 Тл, будут работать при температуре -1 °С. LHC до рабочего поля Тл с использованием Nb3Sn сверхпроводников. На сегодняшний день LHC является самым высокоэнергичным ускорителем элементарных частиц в мире [,, ]. Развитие современной медицины невозможно без новых средств диагностики. Наиболее развитой областью применения здесь является магнитно-резонансная томография - исследование внутренних органов человека с использованием физического явления ядерно-магнигного резонанса. Метод основан на измерении электромагнитного отклика атомов водорода на возбуждение их определенной комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряженности []. Для создания магнитного поля в томографах (рисунок 1. Мэ-Ть Для ядерной магнитно-резонансной спектроскопии высокого разрешения используют магниты, изготовленные из М^п сверхпроводников. Рисунок 1. Рисунок 1. Однако наиболее перспективной отраслью для применения сверхпроводящих материалов является энергетика. Здесь сверхпроводники открывают заманчивые перспективы. Важным и перспективным направлением использования сверхпроводников является термоядерная энергетика, основанная на реакции синтеза легких элементов (рисунок 1. MeV П + . Рисунок 1. Наиболее интересным и крупномасштабным проектом на сегодняшний день в этой области является ИТЭР - международный (интернациональный) термоядерный экспериментальный реактор. ИТЭР представляет собой магнитную термоядерную установку токамак (тороидальная камера с магнитными катушками, рисунок 1. Европейским Союзом, Индией, Китаем, Кореей, Россией, Соединенными Штатами Америки и Японией с целью демонстрации научных и технических возможностей полномасштабного термоядерного реактора. Не + 3. Цена проекта порядка млрд. Евро. Это второй по стоимости научный проект после Международной Космической Станции. После многих лет обсуждения, в июне года, участники ИТЭР пришли к решению, что реактор будет построен на территории ядерного центра Кадараш, принадлежащего французскому Комиссариату по Атомной Энергии (Commissariat a l'Energie Atomique) []. Рисунок 1. Согласно концепции ИТЭР, термоядерная энергия является гораздо более экологически безопасной, чем АЭС, а источники для ее генерации фактически неиссякаемы. Это особенно важно, так как потребление энергии в мире возрастает. Все это служит обоснованием для реализации проекта. ИТЭР создается из расчета выработки 0 МВт термоядерной энергии непрерывно за 0 секунд. Для сравнения, токамак JET (Joint European Torus) достигал максимум МВт менее чем за секунду []. Это немалое значение для исследовательского проекта; в будущем термоядерные станции смогут вырабатывать до - МВт термической энергии. ИТЭР будет вырабатывать эффективную энергию в виде тепла, но полученное тепло на данной стадии не будет использоваться для получения электричества. В настоящее время Россия, как одна из участниц проекта ИТЭР, приступила к промышленному выпуску сверхпроводников. Именно изучению NbjSn сверхпроводников для ИТЭР и влиянию размерных факторов на токонесущие характеристики этих сверхпроводников посвящена эта работа. Одной из наиболее сложных проблем при реализации проекта ИТЭР является удержание высокотемпературной плазмы для достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза. Температура горения плазмы при синтезе ядер дейтерия и трития составляет сотни миллионов Кельвинов [], поэтому в установке типа токамак для удержания плазмы служит магнитное поле величиной до Тл. Для создания такого сильного магнитного поля в свою очередь используются сверхпроводящие магниты. Магнитная система ИТЭР будет состоять из -ти катушек тороидального поля, центрального соленоида, 6-ти катушек полоидального ноля и -ти корректирующих катушек [] (рисунок 1.