авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Астрологический Прогноз на год: карьера, финансы, личная жизнь


Повышение стабильности сверхпроводниковых магнитов с помощью высокотеплоемких добавок - моделирование, разработка и применение методов анализа экспериментальных данных

На правах рукописи

ШУТОВА ДАРЬЯ ИГОРЕВНА

ПОВЫШЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ

МАГНИТОВ С ПОМОЩЬЮ ВЫСОКОТЕПЛОЕМКИХ ДОБАВОК

- МОДЕЛИРОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ

МЕТОДОВ АНАЛИЗА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Специальность: 01.04.13 - «Электрофизика, электрофизические установки»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

Москва – 2011

Работа выполнена в Национальном Исследовательском Центре «Курчатовский институт»

Научный руководитель: кандидат технических наук Круглов Сергей Леонидович

Официальные оппоненты: кандидат физико-математических наук Иванов Денис Петрович доктор технических наук Сытников Виктор Евгеньевич

Ведущая организация: Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара,

Защита состоится «» 2011г. в _ часов на заседании диссертационного совета Д 520.009.02 в НИЦ «Курчатовский институт»

по адресу: Москва, 123182, пл. академика Курчатова, дом 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИЦ «Курчатовский институт»

Автореферат разослан «_»_ 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук Демура А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа посвящена исследованию методов повышения стабильности низко температурных сверхпроводниковых магнитов (СМ), основанных на введении в их состав веществ, обладающих аномально высокой теплоемкостью при гелиевых температурах – высокотеплоемких добавок (ВД).

Актуальность темы: Постоянно растущие требования к надежности СМ требуют новых подходов к повышению их стабильности. Малая теплоемкость практически всех конструкционных материалов при температурах жидкого гелия, а также ограниченный, зависящий от транспортного тока и магнитного поля кри тический запас сверхпроводника по температуре (~1К), приводят к тому, что даже небольшие тепловые возмущения электромагнитного или механического проис хождения могут приводить к преждевременному переходу СМ в нормальное со стояние. Типичными источниками таких возмущений являются электрические потери в переменных режимах работы, движение витков, растрескивание связую щего компаунда, скачки магнитного потока в проводнике и т.д. Традиционно эту проблему решают, закладывая дополнительный запас по температуре (т.е. нара щивая количество сверхпроводника), что, в свою очередь, приводит к росту габа ритов, массы и стоимости магнита. Введение в обмотку дополнительных каналов для непосредственного охлаждения проводника жидким гелием снижает как рабо чую плотность тока, так и механическую прочность СМ. Альтернативой может стать увеличение теплоемкости обмотки, достигаемое за счет введения в ее состав нескольких объемных % веществ, теплоемкость которых в интервале температур (4-10) К на 2-3 порядка превосходит теплоемкость обычных конструкционных материалов СМ.

Основные задачи: С 2003 г. в Курчатовском институте совместно с ВНИИНМ им. академика А.А. Бочвара проводятся исследования, направленные на разработку различных методов внесения ВД в состав низкотемпературных СМ.

Пройден путь от т.н. внешнего легирования (при котором порошки ВД вносятся в межвитковое пространство плотных обмоток в виде мелкодисперсных наполни телей эпоксидной смолы /1/), к «промежуточному» (медные провода с 1 или не сколькими ВД жилами вводятся в состав токонесущих элементов совместно со стандартными композитными сверхпроводниками /2/) и внутреннему легирова нию (ВД жилы вводятся непосредственно в состав композитного сверхпроводника /3/). Эффект от введения ВД проверялся в многочисленных сериях экспериментов по определению стабильности: образцы с ВД (проводники, токонесущие элемен ты, модельные обмотки) и идентичные им контрольные образцы без добавок под вергались воздействию электромагнитных возмущений различной продолжитель ности и интенсивности, создаваемых разрядом конденсатора на возмущающие медные катушки. Минимальная энергия конденсаторной батареи, достаточная для перевода образца в нормальное состояние (критическая энергия возмущения) экс периментально подбиралась методом «проб и ошибок» для различных значений транспортного тока в образцах с добавками и без них.

Прямое сопоставление критических значений энергии конденсатора не дает информации о степени использования добавленной теплоемкости при возмущени ях различной продолжительности, и также не позволяет сравнивать эффективность различных методов внесения добавок ни между собой, ни с другими способами повышения стабильности СМ (например, с непосредственным охлаждением сверхпроводника жидким гелием). Основной задачей диссертации является разра ботка численно-аналитических методов пересчета экспериментальных критиче ских энергий возмущений в тепловыделения непосредственно в образцах, сводя щаяся к расчету электрических потерь в композитных сверхпроводниках, токоне сущих элементах и модельных соленоидах. Последующее сравнение с теоретиче ской теплопоглощающей способностью образцов позволяло судить о степени ис пользования добавленной теплоемкости в условиях каждого эксперимента.

Цель работы:

- Разработка численно-аналитических методов определения критических энергий низкотемпературных СМ и коротких образцов сверхпроводников (с ВД и без них), подвергающихся воздействию переменных магнитных полей различной конфигурации и ориентации по отношению к образцам.



- Применение разработанных методик для пересчета измеренных экспери ментально критических значений энергии возмущений в непосредственные тепло выделения в образцах, для последующего сравнения с их максимально теплопо глощающей способностью и составления выводов о степени использования добав ленной теплоемкости.

- Анализ и сопоставление эффективности различных методов внесения ВД в состав низкотемпературных сверхпроводниковых магнитов по отношению к смоделированным возмущениям, продолжительность и интенсивность которых соответствует реальным механическим и электромагнитным процессам, происхо дящим в обмотках СМ.

Научная новизна: Несмотря на свою очевидность, метод энтальпийной стабилизации никем не был исследован в полной мере. Некоторые научные груп пы высказывали предположения о возможности использования высокотеплоемких соединений в качестве стабилизаторов СМ. Однако авторы либо ограничивались только предположениями /4,5/, либо сталкивались с экспериментальной пробле мой неполного использования добавленной теплоемкости (по причине недоста точной скорости температурной диффузии от сверхпроводника к добавке за время возмущения), и, как следствие – непригодностью метода для демпфирования крат ковременных тепловых импульсов /6/.Так или иначе, все попытки исследования влияния ВД на стабильность СМ оставались незавершенными и не имели выходов к практическому внедрению.

Проведенные исследования, основные этапы которых изложены в диссер тации, направлены на поиск оптимальных методов внесения ВД в состав СМ. В настоящее время ведутся работы, направленные на получение опытно промышленных партий NbTi и Nb3Sn сверхпроводников с внутренним легирова нием ВД. Подобные всесторонние (экспериментальные и расчетные) разработки ни в России, ни за рубежом на сегодняшний день не проводятся.

Достоверность полученных результатов: Опыты по определению ста бильности носили сравнительный характер – всегда присутствовал контрольный образец (проводник, обмотка), идентичный легированному, но не содержащий ВД.

Удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных для кон трольного образца свидетельствовало о верном выборе расчетной методики и сво дило ошибку в расчетах к экспериментальной погрешности.

Практическая ценность: Разработанные численно-аналитические методы определения стабильности модельных СМ и коротких образцов сверхпроводящих композитных проводов на основе NbTi и Nb3Sn с внутренним и «промежуточным»

легированием ВД позволили существенно углубить степень понимания получен ных результатов.

Непосредственное сравнение экспериментальных критических энергий возмущений давало возможность лишь констатировать, во сколько раз возросла стабильность того или иного образца за счет введения добавки в условиях только этого конкретного эксперимента. Более того, в некоторых экспериментах прямое сравнение критических энергий R-L-C контура было просто невозможным из-за того, что изготовленные образцы различались не только наличием либо отсутстви ем добавки, но и другими физическими свойствами (например, комбинированные NbTi сверхпроводники с «промежуточным» легированием содержали различное количество меди различной чистоты). Данные о непосредственных тепловыделе ниях в образцах с ВД и без них, полученные с помощью разработанных компью терных кодов, уже позволяли:

- судить о степени использования добавленной теплоемкости при возму щениях различной продолжительности и интенсивности;

- непосредственно сравнивать эффективность различных методов внесения ВД в состав магнитов - как друг с другом, так и с другими методами повышения стабильности СМ, например за счет непосредственного контакта сверхпроводника с хладагентом;

- давать рекомендации к дальнейшему совершенствованию технологии вне сения добавок.

Результаты исследований могут иметь широкое практическое применение:

увеличение критических энергий СМ (как при внешнем, так и при внутреннем легировании ВД) позволит повысить рабочую плотность тока в обмотке СМ без снижения надежности его работы. Повышенная термомагнитная устойчивость проводов с внутренним легированием может решить проблему коллективных скачков магнитного потока в проводниках с высокими критическими токами (пример – многочисленные публикации о недостаточной термомагнитной устой чивости Nb3Sn сверхпроводников, разрабатываемых для модернизации поворот ных и фокусирующих магнитов Большого адронного коллайдера - программа «LARP» /7,8/). Как показывают оценки, повышение стабильности СМ компенси рует стоимость добавок и незначительное усложнение процесса изготовления теп лостабилизированных проводников и обмоток.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Численно-аналитическая методика расчета тепловыделений в модельных СМ, намотанных из стандартных NbTi сверхпроводников с внешним легированием 5 об.% ВД Gd2O2S и без него, подвергающихся импульсному воздействию пере менного магнитного поля различной длительности и интенсивности, и результаты, полученные с ее помощью из экспериментальных данных.

2. Результаты исследования влияния метода внешнего легирования несколькими об.% ВД (CeCu6, HoCu2, Gd2O2S) на устойчивость сверхпроводящего состояния в NbTi обмотках из стандартных композитных сверхпроводников и кабелей резер фордовского типа по отношению к максимально допустимым скоростям измене ния собственного магнитного поля, полученные с помощью моделирования тепло вых и электрических процессов и последующего сравнения с экспериментальными данными.

3. Численно-аналитическая методика расчета тепловыделений в коротких образцах комбинированных NbTi и Nb3Sn сверхпроводников с «промежуточным» и внут ренним легированием различными ВД (CeCu6, HoCu2, PrB6, CeAl2, Gd2O2S), вы званных импульсным воздействием продольных электромагнитных возмущений (по длительности и энергиям соответствующих механотермическим), и результа ты, полученные с ее помощью из экспериментальных данных.

4. Результаты исследования термомагнитной стабильности NbTi и Nb3Sn сверх проводников с внутренним легированием 5 – 7 об. % ВД Gd2O2S и PrB6 (близких по конструкции к проводам для обмоток Международного термоядерного реактора ИТЭР).

5. Результаты сравнительного исследования стабильности модельных магнитов из NbTi композитных проводов томографического типа с внутренним легированием 2 об. % ВД Gd2O3 и без добавок.

6. Анализ эффективности различных методов внесения ВД в состав магнитов и их сравнение между собой и с непосредственным охлаждением сверхпроводника жидким гелием. Эквивалентность использования ВД увеличению критического температурного запаса СМ.

Апробация работы: Основные результаты работы были представлены на:

конференциях США по прикладной сверхпроводимости (IEEE Transactions on Ap plied Superconductivity) 2005, 2006 гг.;

конференции ИСФТТ РНЦ «КИ» по физике конденсированных сред и сверхпроводимости 2006;

семинарах НИЦ «Курчатов ский институт» по прикладной сверхпроводимости в 2007-2011 гг;





4-й всероссий ской конференции по наноматериалам 2011г.

Публикации: Результаты исследований, изложенных в диссертации, опуб ликованы в 13 работах (10 из которых – в изданиях, рекомендуемых ВАК).

Структура и объём диссертации: Диссертация состоит из введения, лите ратурного обзора, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объём дис сертации составляет 133 страницы, включая 58 рисунков, 19 таблиц и списка лите ратуры из 57 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении и литературном обзоре обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи исследования, научная новизна и практическая цен ность полученных результатов.

Отмечено, что к проблеме стабилизации СМ с помощью высокотеплоемких соединений в свое время обращались такие ученые, как M.N. Wilson, D.E.

Baynham, B. Barbisch, K. Kwas nitza.

Первая глава посвящена исследованию метода внешнего Рис.1. Теплоемкости различных ВД и конструкционных легирования СМ ВД, при котором материалов СМ.

несколько объёмных % мелкодисперсного высокотеплоемкого порошка вносились в межвитковое пространство СМ в смеси с эпоксидной смолой. Из двух типов стандартных NbTi проводов 0,85 мм (число СП волокон 2970, либо 8910) были намотаны 4 небольших (in = 23 мм, ext = 48 мм, h = 50 мм) соленоида с различ ными ВД. Контрольные СМ BN-2970 и BN-8910 (здесь и далее соленоиды обозна чаются по наполнителю и числу жил в проводнике) содержали порошок стандарт ного наполнителя – нитрида бора, легированные – 5 об.% керамики Gd2O2S, тепло емкость которой при температуре жидкого гелия почти в 600 раз превосходит теп лоемкость меди (Рис.1). Введение добавки при 4,2 К привело к девятикратному увеличению теплоемкости легированной обмотки.

В экспериментах центральные витки обмотки с добавкой подвергались воздействию быстропеременного поперечного магнитного поля Be(t) (частота ~ 300 Гц, характерное время затухания импульса ~7,4 мс), создаваемого при разряде конденсаторной батареи на возмущающие медные катушки, расположенные внут ри тестируемого СМ. При определенных значениях транспортного тока методом проб и ошибок подбиралось минимальное напряжение на конденсаторе, приводя щее к переходу тестируемой обмотки в нормальное состояние. Непосредственное сравнение критических энергий колебательного контура показало существенное (до 80 %) увеличение устойчивости легированного СМ, по сравнению с обычным.

В программном пакете «MATHCAD» был разработан численно-аналитический код, основанный на сравнении реальных тепловыделений в СМ с ВД и без них (сумма кооперативных (1) и гистерезисных (4) потерь в композитном сверхпро воднике /9/, усредненная в объеме обмотки) с максимальной теплопоглощающей способностью соленоидов (3) в адиабатическом приближении. Полученное анали тическое решение уравнения магнитной диффузии (2) позволило учесть эффект ослабления магнитного поля внутри скрученного композита Bi(t) за счет наведения экранирующих токов, протекающих во внешних сверхпроводящих волокнах.

T ( I,B ) 2 ( Bi ) 2 1 1 c dt (1) Bi (t ) Bi (t ) Be (t ) (2) H i Ci (T ) dT (3) Qe o Ti 0 o Bm a I ( B) dB (4) (5) I Tc I,B Tc B Tc B To Qh 2 I c B 3 R c Здесь: Tc(I,B) и Ic(B) - критическая температура и ток сверхпроводника /10/;

То - температура жидкого гелия;

i объемные доли компонентов обмотки;

Ci(T) - температурные зависимости теплоемкости материалов обмотки;

а и R - радиусы сверхпроводящей нити и провода соответственно;

Bm амплитудное значение внешнего поля в Рис.2. Сравнение вычисленных из эксперимента критических энергий модельных NbTi СМ с каждом полупериоде;

- электро внешним легированием 5 % ВД Gd2O2S и без динамическая временная постоянная него с теплопоглощающей способностью обмоток.

композита. На Рис.2 приведено сравнение максимальной теплопоглощающей способности (линии) и критических энергий СМ с ВД и без них, вычисленных из экспериментальных данных (точки) в зависимости от транспортного тока. Видно, что вместо расчетного 4х-кратного увеличения стабильности, на эксперименте удалось достичь только 80% повыше ния критических энергий, по причине низкой скорости температурной диффузии от сверхпроводника к ВД. Поэтому естественным продолжением работ стал поиск порогового времени возмущения, начиная с которого метод внешнего легирования ВД будет наиболее эффективным. Эксперименты с возмущениями разной продол жительности 0,2 34 мс (имеется ввиду время затухания импульса) проводились по прежней схеме, с той лишь разницей, что в зависимости от соотношений пара метров колебательного контура, переходной процесс носил колебательный, либо апериодический характер. Параметры R-L-C цепи в разных режимах сведены в Табл.1 (под 0 режимом добавлен первый эксперимент с характерным временем 7,4 мс). На Рис. 3 показаны вычисленные из экспериментальных данных критиче ские энергии соленоидов Gd2O2S-8910, BN-8910 при температурном запасе сверх проводника в 0,25 К (I/Ic = 0,96) в зависимости от характерного времени затухания электромагнитных колебаний. Там же обозначены уровни максимальной тепло поглощающей способности легированной и контрольной обмоток и NbTi провода без эпоксидной смолы и изоляции в адиабатическом пределе.

Табл.1. Параметры разрядных цепей в опытах по исследованию влияния длительности возмущения на стабильность модельных NbTi СМ с внешним легированием ВД.

R 2 L/C R 2 L/C R 2 L/C (колебания) (критика) (апериодика) № режима 0 1 2 3 4 Частота колебаний, Гц 308 3166 119 17 51 Время затухания колебаний, мс 7,4 0,2 7,4 34,3 1,4 0, 1 1 1 1 Круговая частота, рад/с 2 LC LC 2 LC kU kU t / kU t / e t / sin t e sht te Вид импульса внешнего поля Be(t), Тл L L L Здесь R, L, - сопротивление и индуктивность цепи, C, U –емкость и напряжение на батарее конденсаторов, 2 L / R ;

k - отношение радиального магнитного поля двух встречных возмущающих катушек к току разрядной цепи.

Из Рис.3 видно, что при малой продолжительности возмущения ~ 0,2 мс эф фект от введения ВД отсутствовал, поскольку выделяющаяся от электрических потерь энергия в обеих обмотках воспринималось только металлом проводника (совпадение критической энергии с максимальной теплопоглощающей способностью NbTi провода), и гранулы добавки не участвовали в процессе теплосъема. Обмотка контрольного СМ BN-8910 прогревалась полностью, начиная с характерного времени возмущения ~ 1 мс, в то время как для легированного магнита это значение оказалось равно ~ 20 мс (см. точки совпадения тепловыделений в СМ с ВД и без них с соответствующими теоретическими приращениями энтальпии обмоток). При более продолжительных возмущениях тепло частично уходило через боковую по верхность обмотки в жидкий гелий.

Максимальное увеличение критических энергий магнита Gd2O2S-8910 по срав нению с контрольным СМ без добавок составило 3 раза. Условие реализации добавленной теплоемкости: время тем пературной диффузии от сверхпровод ника к добавке должно быть меньше характерного времени возмущения. Это Рис.3. Зависимость критической энергии обмоток утверждение может быть записано в Gd2O2S-8910, BN-8910 от продолжительности возмущения при температурном запасе виде уравнения теплового баланса, сверхпроводника в 0,25 К связывающего мощность ( Q ) и продолжительность тепловыделения (to) с приращением энтальпии обмотки (в предположении, что время температурной диффузии внутри, запол провода мало по сравнению со временем прогрева межвиткового пространства ненного эпоксидной смолой с ВД, с усредненными значениями теплопроводности k эп ВД (T ) и теплоемкости Cэп ВД (T ) :

(T ) k эп ВД (T ) to )1 / to Tc Tc (C (6) Qdt Cпров (T )dT эп ВД dT 0 To To Сравнение зависимостей Q() при различных запасах сверхпроводника по температуре показало, что обычный соленоид оказался устойчив к тепловыделе ниям с характерной энергией порядка десятков кДж/м3 (при продолжительности возмущения 10 мс) только при температурном запасе в 1 К, а СМ с ВД справлял ся с этими тепловыделениями уже при запасе в 0,5 К. На практике это означает, что использование внешнего легирования ВД позволит повышать рабочую плот ность тока (уменьшая количество требуемого сверхпроводника/повышая транс портный ток) без снижения надежности работы СМ.

Еще один интересный вопрос с внешним легированием – можно ли с его по мощью бороться с кратковременными скачками магнитного потока собственного поля проводника? Ответ был неожиданно получен при анализе результатов экспе римента, направленного на определение максимально до пустимых скоростей ввода тока в 4х СМ с ВД и без добавок, намотанных из проводников с разным числом СП волокон различной толщины. При ско ростях ввода тока 300 А/с ( B 4 Тл/с) для модельного Рис.4. Экспериментальные и расчетные скоростные СМ BN-2970 было обнаружено зависимости токов перехода в нормальное состояние аномальное поведение экспери СМ с внешним легированием ВД и без него.

ментальной зависимости Iq(), по сравнению с другими соленоидами (Рис.4). Для I моделирования тепловых и электрических процессов, происходящих в тестируе мых обмотках при вводе тока, был разработан автоматизированный код, позво ляющий вычислять ток перехода СМ из совместного решения уравнения (5) и не стационарного уравнения теплопроводности, записанного для обмотки с усред ненными физическими параметрами, разогревающейся под действием электриче ских потерь (1-4) при изменении собственного поля с учетом теплосъема с по верхности обмотки в жидкий гелий. Расчетные кривые, полученные с помощью разработанных кодов, находятся в удовлетворительном совпадении с эксперимен том для всех соленоидов, кроме контрольной обмотки BN-2970 при скоростях изменения собственного поля 4 Тл/c. Возможным объяснением может быть воз никновение коллективных скачков магнитного потока собственного поля в про воднике с СП нитями большего диаметра. В тоже время в обмотке Gd2O2S-2970, изготовленной из того же провода, таких скачков обнаружено не было. Т.о., при менение разработанной численно-аналитической методики позволило не только подтвердить существенный рост токов перехода в нормальное состояние у легиро ванных обмоток (на 25 - 55 % при скоростях ввода поля 5 – 16 Тл/с), но и выявить тот факт, что введение ВД подавляло развитие термомагнитных неустойчивостей в проводнике, наблюдаемых в аналогичном контрольном СМ без добавок.

Еще одним направлением исследований стала попытка повысить устойчи вость сверхпроводящего состояния в овальных NbTi обмотках из резерфордовско го кабеля (одноповивная плоская скрутка 1,44 х 4,64 мм2 с шагом 50 мм, 10 NbTi проводов 0,85 мм, число СП волокон 8910, к.з. по СП 42 %) по отношению к максимально допустимым скоростям изменения собственного магнитного поля с помощью внешнего легирования 3 об.% ВД CeCu6, HoCu2. Эпоксидная смола с добавками наносилась на поверхность кабеля перед его изолировкой. Введение 3 об. % ВД соответствовало увеличению средней теплоемкости обмоток в 1,5 и в 4,5 раза для ВД CeCu6 и HoCu2 соответственно. В сравнительных опытах, выпол ненных в Курчатовском институте, были сняты экспериментальные зависимости токов перехода в нормальное состояние легированных и контрольной обмоток при различных скоростях ввода тока (время нарастания собственного поля менялось в пределах 1-30 с). Для получения расчетных скоростных зависимостей Iq() (Рис.5) I был разработан программный код, основанный на решении уравнения теплового баланса (7) в адиабатическом приближении (левая часть уравнения представляет собой полные электрические потери в кабеле при нарастании собственного поля, правая – максимальную теплопоглощающую способность обмотки). Вклад коопе ративных потерь в кабеле резерфордовского типа (8) Q c /11/ в суммарную мощ ность электрических потерь в зависимости от скорости ввода тока составлял от 5% до 30%.

.

L 8 2 B 1 BII 1 B 2 2 Iq / I Tc ( I, B ) Q Qc (8) Qh Qe dt i C i (Т ) d T ( 7 ) 16 15 4 2 II 3 II с i 0 T Здесь: L – шаг транспони рования проводов в кабеле, =a/b – отношение ширины кабеля к его толщине, B и BII – перпендикулярная и параллельная (к широкой стороне кабеля) компонен ты магнитного поля, для компактного кабеля из стрендов без покрытия можно считать II.

Рис.5. Сравнение расчетных и эксперимента Удовлетворительное сов- льных скоростных зависимостей достигнутых токов овальных NbTi обмоток из резерфордовского падение расчета с экспери- кабеля с внешним легированием ВД.

ВД и без него.

ментом (Рис.5) говорит о полной реализации повышенной теплоемкости легированных обмоток при про должительности тепловыделений 1 c. Эффект от внешнего легирования ВД ста новится еще более ощутимым при следующей трактовке: для достижения одного и того же значения собственного поля (скажем, 4 Тл), в обмотку с 3 об. % ВД CeCu оказалось возможным вводить ток на 25 % быстрее ( B ~ 5 Тл/с), чем в кон трольную ( B ~ 4 Тл/с), а в обмотку с таким же количеством ВД HoCu2 - уже на 75% быстрее ( B ~ 7 Тл/с). Продемонстрированная возможность увеличения до пустимых скоростей ввода тока в СМ из резерфордовского кабеля с высоким уровнем электрических потерь делает предложенный метод перспективным при изготовлении дипольных магнитов для ускорителей заряженных частиц, особенно, учитывая, что альтернативные возможности увеличения их стабильности практи чески исчерпаны.

Вторая глава посвящена исследованию метода «промежуточного» легиро вания СМ ВД, ставшего сле дующим шагом на пути уве личения температуропровод ности от сверхпроводника к добавке. По инициативе Курчатовского института во ВНИИНМ им. академика А.А. Бочвара была разрабо тана технология изготовле ния медных проводов с од ной или несколькими ВД № режима 1 2 жилами. Главная цель работ Время затухания импульса, мкс 44 115 с «промежуточным» леги- Частота э-м колебаний =/2, кГц 13,2 1,7 0, Глубина скин-слоя в меди рованием заключалась в том, ~0,05 ~0,1 ~0, 2 / 1 / 2, мм o чтобы показать принципи n o CU ( o / ) e t / sin t альную возможность внесе- Импульс внешнего поля Be(t), Тл ния хрупких добавок внутрь Здесь C, U –емкость и напряжение на батарее конденсаторов, L и n – индуктивность и плотность витков возмущающей провода методом «порошок катушки, - удельное сопротивление проводника в попереч в трубе». В Курчатовском ном направлении, o=(LC)-1/2 -собственная частота контура, =(о2-(1/2))1/2.

институте были проведены Рис.6. Результаты сравнительных опытов по определению сравнительные эксперимен критических энергий NbTi токонесущих элементов с «промежуточным» легированием ВД.

ты, в которых короткие образцы, представляющие собой стандартные NbTi сверх проводники ( 0,85 мм, 2970 СП волокон), спаянные свинцово-оловянным припо ем с медными проводами того же диаметра, содержащими 1 ( 0,6 мм) или ( 0,1 мм) жил различных ВД (CeCu6, CeAl2, HoCu2, PrB6, Gd2O2S) в количестве 5-20 об. % (по объему медного провода), подвергались воздействию продольных импульсов переменного магнитного поля разной длительности (см. табл. на Рис.6) во внешнем поперечном поле 1,5-3 Тл. Также был изготовлен контрольный обра зец, в котором NbTi провод был спаян с медным проводом без ВД. Поскольку экс периментальные образцы содержали различное количество меди разного качества, прямое сравнение критических энергий возмущающего контура оказалось невоз можным. Для адекватного сравнения полученных данных была разработана чис ленно-аналитическая методика расчета тепловыделений в коротких образцах то конесущих элементов с ВД. В высокочастотных возмущающих режимах № 1 и (см. табл. на Рис.6) возникал ярко выраженный скин-эффект, и нагрев происходил в тонком приповерхностном слое меди толщиной. Выделяющуюся при этом энергию можно оценить в модели бесконечной пластины, находящейся в осцилли рующем магнитном поле Bе (t), приложенном параллельно ее поверхности /5/.

n 2 CU 2 [Дж/м3] (9) Q d L В режиме № 3 глубина проникновения поля внутрь проводников становится срав нима с их диаметрами, и расчет в модели пластины неприменим. В этом случае для каждого типа проводов критическая энергия тепло выделений рассчитывалась с Рис.7. Зависимость критической энергии NbTi учетом экранировки магнит проводников с «промежуточным» легированием от транспортного тока при охлаждении жидким гелием и в ного поля внутри проводника адиабатических условиях, В = 1,5 Тл, = 1,2 мс.

/12/ (аналитические выражения из-за громоздкости не приводятся). На Рис.6 пока заны результаты расчетов, полученные с помощью разработанных кодов на основе экспериментальных данных, иллюстрирующие влияние характерного времени возмущения на критическую энергию трех теплоизолированных образцов: кон трольного без добавок, и двух 19 жильных образцов с ВД HoCu2 и PrB6 в сравне нии с их теоретической теплопоглощающей способностью (пунктирные линии).

Видно, что полное использование добавленной теплоемкости начинается при ха рактерных временах возмущений 1 мс. Максимальный рост критических энергий легированных проводников составил 3,5 раза по сравнению с контрольным образ цом. Одножильные образцы продемонстрировали крайне малую прибавку в ста бильности из-за слишком большого времени прогрева толстой ВД жилы. При ох лаждении половины периметра образцов жидким гелием эффект увеличения кри тических энергий за счет введения добавки сохранился, хотя и слегка снизился до 2,5 раз (Рис.7).

Разработка технологии «промежуточного» легирования позволила осуще ствить важный шаг: была показана возможность изготовления длинномерных про водов (Cu+ВД). Разработанные программные коды вычисления прямых критиче ских энергий образцов показали, что пороговое значение продолжительности воз мущения, соответствующее полному использованию добавленной теплоемкости, сместилось с ~ 20 мс (при внешнем легировании) до ~ 1 мс (для 19ти-жильных образцов с высокой чистотой меди). Предложенный метод, будучи особенно эф фективным в плотных обмотках СМ, остается целесообразным и для хорошо охлаждаемых обмоток.

Третья глава посвящена ис следованию совершенно нового типа композитных сверхпроводни ков, содержащих ВД жилы непо средственно в проводе. После полу чения весьма обнадеживающих ре зультатов на комбинированных Рис.8. Сечения Nb3Sn и NbTi проводов «ИТЭРовского» типа с внутренним легированием ВД.

сверхпроводниках с «промежуточным» легированием, по инициативе Курчатовско го института во ВНИИНМ имени А.А. Бочвара был разработан метод внутреннего легирования композитных NbTi и Nb3Sn проводов, близких по конструкции к про водникам для ИТЭР. Nb3Sn провод содержал ВД PrB6, в виде 35 мкм кольцевого слоя, расположенного между Nb барьером и наружной медной оболочкой ( про вода 0,82 мм, число сверхпроводящих волокон - 4420, коэффициент заполнения по сверхпроводнику около 11 % (после диффузионного отжига), объемная доля ВД 7 %);

NbTi - ВД Gd2O2S в виде 13 жил толщиной (10-70) мкм, сосредоточенных в центре проводника в медной матрице ( провода 0,73 мм, число сверхпроводящих волокон - 4242, коэффициент заполнения по сверхпроводнику около 38 %, объем ная доля ВД - 5 %). Также были изготовлены контрольные провода идентичные легированным, но без добавок - Рис.8. Теплоемкость провода (Nb3Sn+PrB6) при 4,2 К увеличилась по сравнению с нелегированных образцом – в 7 раз, а у (NbTi+Gd2O2S) – в 9 раз.

В Курчатовском институте были проведены сравнительные опыты по оп ределению устойчивости коротких теплоизолированных образцов сверхпроводни ков с внутренним легированием и без него в поперечном поле с индукцией 3 Тл к продольным возмущающим импульсам магнитного поля, создаваемым при разря де конденсатора на резистивную катушку, намотанную на образец (время затуха ния возмущающего поля - 1,1 мс). Рост критических энергий возмущающего кон а б Рис.9. Сравнение токовых зависимостей экспериментальной критической энергии и теоретической теплопоглощающей способности Nb3Sn (а) и NbTi (б) проводов с внутренним легированием ВД и без него.

тура у легированных проводов по сравнению с контрольными без добавок соста вил 5 – 6 раз для Nb3Sn, и до 4х раз для NbTi (при приближении к Ic). Сравнение тепловыделений в проводах (вычисленных с помощью численно-аналитического кода, разработанного по аналогии «промежуточным» легированием) с теплопо глощающей способностью проводников показано на Рис. 9. Nb3Sn проводники оказались в 1,5 раза более стабильными, чем предсказывал расчет, т.к. 35 мкм кольцевой слой ВД PrB6 играл роль теплового сопротивления между стабилизи рующей Сu оболочкой (в которой происходил основной нагрев вихревыми токами) и сверхпроводящей зоной. В случае NbTi проводников, напротив, на эксперименте не удалось достичь расчетного увеличения стабильности, по причине не полной реализации теплоемкости добавки.

Кроме этого было проведено сравнительное исследование термомагнитной стабильности проводов с ВД. Экспериментальные образцы представляли собой однослойных соленоида с пропаянными витками (модельно соответствующие длинным полым сверхпроводящим цилиндрам), намотанные из проводов с ВД и без них и размещенные во внешнем магнитном поле, возрастающем с постоянной скоростью до 15 Тл/с. При скачке магнитного потока внешнее поле быстро прони кало в центр образца, нагревая его до критической температуры. Нагрев проводов перед первым скачком из-за элек трических потерь всегда был невелик (~0,1К). Для оценки степени прогрева ВД жил был выполнен расчет индукции магнитного поля, соответствующего скачку магнит ного потока Bj в рамках критерия «адиабатической стабильности»

сверхпроводников, впервые полу ченного в работе /13/:

Рис.10. Зависимость поля скачка магнитного (10) B j 0,5 oC (Tc To ) потока от скорости изменения внешнего магнитного поля для Nb3Sn сверхпроводников с внутренним легированием ВД PrB6.

где: С, То и Тс – объемная теплоемкость, начальная и критическая температуры проводника. На Рис.10 приведено сравнение экспериментальных значений Bj с расчетом для Nb3Sn проводов с ВД и без нее. Поскольку теплоизоляция образцов не обеспечивала полной адиабатичности процессов, то при малых скоростях роста поля существует характерная для охлаждаемых образцов зависимость Bj(dB/dt) /14,15/. При более высоких скоростях изменения поля значения Bj выходят на по стоянную величину (для контрольного образца соответствующую «адиабатиче скому» критерию стабильности, для образца с ВД – существенно ниже из-за не полного использования теплоемкости). Увеличение значений поля скачка для об разца (Nb3Sn+PrB6) составило 70 % при расчетном в 2,5 раза. У образца (NbTi+Gd2O2S) эта прибавка составила лишь 10 % из-за сильного различия харак терных времен прогрева ВД (тепловое время прогрева толстых жил Gd2O2S ~ 1 мс, в случае более тонких жил PrB6 ~ 20 мкс, что гораздо ближе к характерным вре менам развития термомагнитных неустойчивостей ~ 10–100 мкс).

Параллельно с разработкой теплостабилизированных сверхпроводников, близких по конструкции к проводам для ИТЭР, шли работы по созданию NbTi проводов с ВД томографического типа. Объем производства СМ для магниторезо нансной томографии соответствует потреблению порядка тысячи тонн NbTi про водов в год. Использование новых проводников с повышенной устойчивостью к тепловым возмущениям может привести к сни жению расходов на ввод СМ в эксплуата цию за счет устранения тренировки. Также про водился поиск новых добавок, обладающих (помимо высокой теп лоемкости) широкой доступностью, неток- Рис.11. Критические энергии модельных СМ с внутренним легированием ~2об.% ВД Gd2O3 и без него.

сичностью и низкой ценой. В результате во ВНИИНМ им. академика А.А. Бочвара были изготовлены опытные куски (длиной ~ 100 м) томографического NbTi провода ( 0,7 мм, СП волокон) с ~ 2 об.% ВД Gd2O3 в виде 14-ти 7-ми жильных вставок, а также аналогичный провод без добавок (Рис.11), из которых в Курчатовском институте были намотаны 2 модельных СМ. Там же были проведены опыты по сравнитель ному определению стабильности изготовленных магнитов по аналогии с внешним легированием для двух характерных времен возмущений 1,4 мс и 7,4 мс (режимы и 4 из Табл.1). Для всестороннего анализа результатов был разработан программ ный код, позволяющий вычислять прямые значения критических энергий модель ных СМ из томографических проводников в сравнении с расчетным приращением энтальпии для возмущений разной продолжительности (Рис.11). Прибавка к ста бильности за счет легирования ВД увеличивалась по мере приближения к крити ческому току и составила (23-75) % для 1,4 мс, и (36-83)% для 7,4 мс.

Благодаря разработанным численно-аналитическим методам появилась возможность сравнения степени использования теплоемкости модельных СМ (=(Qэксп/Hрасч).100%), изготовленных по технологиям внешнего (5 об. % ВД Gd2O2S) и внутреннего (~1 об.% /по обмотке/ ВД Gd2O3) легирования при одина ковых критических запасах по температуре (Рис.12). Технология внутреннего ле гирования позволяет сущест венно (до 4х раз при малых критических запасах/больших транспортных токах) повысить степень использования тепло емкости ВД по сравнению с внешним легированием, т.е.

является гораздо более эффек тивной, несмотря на то, что объемное содержание ВД в СМ с внутренним легированием в Рис.12. Сравнение степени использования теплоемкости 5 раз меньше.

обмоток СМ с внешним и внутренним легированием.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В Табл.2 обобщены основные результаты, полученные в ходе моделирова ния и теоретического анализа экспериментов по исследованию различных методов внесения ВД в состав СМ.

На Рис.13 приведено сравнение результатов опытов по определению ста бильности сверхпроводников с внутренним легированием ВД с данными экспери ментальной работы /5/ 1987 года, в которой проводились измерения устойчивости к кратковременным электромагнитным возмущениям NbTi и Nb3Sn композитных проводников в адиабатических условиях и при наличии прямого охлаждения жид ким гелием. Прибавка к критической энергии теплоизолированных проводников за счет введения добавок оказалась заметной на фоне непосредственного охлаждения жидким гелием. С учетом преимуществ плотных обмоток, таких, как высокая плотность тока, а также механическая и электрическая прочность, выбор между легированием ВД и вводом в конструкцию каналов для хладагента становится, по крайней мере, дискуссионным вопросом.

Рис.13. Сравнение критических энергий композитных сверхпроводников с внутренним легированием ВД с данными работы /5/, полученными на теплоизолированных и хорошо охлаждаемых NbTi и Nb3Sn проводах.

ВЫВОДЫ 1. Разработан метод анализа устойчивости модельных сверхпроводниковых магнитов (СМ) из промышленно выпускаемых NbTi сверхпроводников с внешним легированием 5 об.% высокотеплоемкой добавки (ВД) Gd2O2S к воздействию электромагнитных импульсов различной продолжительности и интенсивности, позволяющий на основании эксперимен тальных данных определять степень использования теплоемкости обмотки в условиях каждого возмущающего режима. Прямые экспериментальные данные не давали информа ции о степени использования теплоемкости ВД, а также не позволяли сравнивать различ ные способы внесения добавок ни между собой, ни с другими методами повышения стабильности СМ.

2. С помощью разработанного программного кода определена характерная продолжитель ность возмущений, начиная с которой эффективность технологии внешнего легирования СМ ВД достигает 100%. Метод расчета основан на сопоставлении теоретической теплопо глощающей способности соленоида с электрическими потерями непосредственно в обмотке СМ. Электрические потери вычислялись по известным из эксперимента мини мальным значениям энергии возмущающего R-L-C контура, достаточной для перехода магнита в нормальное состояние. Пороговое значение продолжительности возмущения оказалось равно 20 мс. При более продолжительных возмущениях теплоемкость добавки использовалась полностью, что соответствовало 3х кратному увеличению критических энергий магнита с ВД и оказалось эквивалентно 2х кратному увеличению критического запаса по температуре в сравнении с контрольным соленоидом без добавок.

3. Разработан метод расчета скоростных зависимостей токов перехода в нормальное состояние модельных NbTi СМ из промышленно выпускаемых композитных сверхпро водников с внешним легированием ВД и без него. В результате сравнения расчетных кривых с известными экспериментальными данными обнаружено, что времена ввода тока в (0,1-100) с гарантируют полное использование добавленной теплоемкости, и введение 5 об.% ВД Gd2O2S в эпоксидную смолу увеличивает токи перехода на 25-55 % при скоро стях изменения собственного магнитного поля вплоть до 15 Тл/с. Показано, что использо вание ВД позволяет частично подавлять проявление термомагнитных неустойчивостей (наблюдаемых у контрольного магнита без добавок), даже несмотря на крайне малую продолжительность этих процессов (100 мкс).

4. Разработан метод анализа устойчивости модельных соленоидов из NbTi кабелей Резер фордовского типа с внешним легированием ВД HoCu2 и CeCu6 и без него по отношению к максимально допустимым скоростям изменения собственного магнитного поля. Показано, что внешнее внесение 3 об.% ВД позволяет заметно увеличить допустимую скорость запитки магнитов (до 75% при dB/dt ~ 8 Тл/с). Полученные с помощью разработанных численно-аналитических кодов расчетные скоростные зависимости токов перехода в нормальное состояние находятся в хорошем согласии с экспериментом, что говорит о полном использовании добавленной теплоемкости при временах нарастания поля 1-30 с.

5. Создан автоматизированный программный код, позволяющий определять критические энергии коротких образцов комбинированных NbTi сверхпроводников с «промежуточ ным» легированием различными ВД (CeCu6, HoCu2, PrB6, CeAl2, Gd2O2S), подвергающих ся импульсному воздействию продольных электромагнитных возмущений по длительно сти и энергиям соответствующих механотермическим. Прямое сопоставление между собой экспериментальных значений критических энергий возмущающего R-L-C контура оказалось невозможным из-за существенного различия физических свойств образцов.

Благодаря разработанным методам анализа экспериментальных данных обнаружено существенное увеличение стабильности легированных образцов – до 3,5 раз, по сравне нию с образцом без добавок. Установлено, что технология «промежуточного» легирова ния позволила снизить время полного прогрева добавок с десятков миллисекунд (при внешнем легировании) до ~ 1 мс. Показано, что метод остается целесообразным и для хорошо охлаждаемых обмоток: при охлаждении половины периметра образцов с ВД жидким гелием максимальный рост их критических энергий составил 2,5 раза, по сравне нию с контрольным образцом без добавок.

6. Разработан метод анализа устойчивости коротких образцов качественно нового типа сверхпроводников на основе NbTi и Nb3Sn с внутренним легированием 5 – 7 об. % ВД Gd2O2S и PrB6 (близких по конструкции к проводам для обмоток Международного термо ядерного реактора ИТЭР) по отношению к электромагнитным импульсным возмущениям продолжительностью ~ 1 мс. При пересчете критических энергий возмущающего контура (известных из эксперимента) в электрические потери в образцах и последующем сопос тавлении с их максимальной теплопоглощающей способностью обнаружено, что благода ря удачному размещению тонкий кольцевой ВД слой играл роль дополнительного тепло вого сопротивления между сверхпроводящей зоной и разогревающейся медной оболоч кой. Критические энергии Nb3Sn сверхпроводника с ВД по сравнению с контрольным образцом без добавок возросли в 6 раз, минимальная индукция магнитного поля, при которой в проводнике возникали скачки магнитного потока – на 70 %. Увеличение ста бильности NbTi проводников оказалось меньшим по причине низкой температуропровод ности ВД жил, обусловленной их большим поперечным размером.

7. Разработан метод анализа устойчивости модельных СМ из качественно новых NbTi проводов томографического типа с внутренним легированием 2 об. % ВД Gd2O3 и без него к воздействию электромагнитных импульсов различной продолжительности и интенсив ности. С помощью численно-аналитического кода пересчета критических энергий возму щений (известных из эксперимента) в непосредственные тепловыделения в тестируемых СМ обнаружено заметное (до 80%) увеличение стабильности магнита с добавкой по сравнению с контрольным, соответствующее 40-80% использованию добавленной тепло емкости при продолжительности возмущений 1 мс. Положительный эффект от добавки оказался ярко выраженным при больших значениях транспортного тока (~0,9.Ic) – наибо лее важная для практического применения область.

8. Показано, что при внутреннем легировании ~1 об.% ВД (по обмотке) добавленная теплоемкость используется до 4х раз лучше, чем при введении ~ 5 об. % порошков ВД в эпоксидную смолу.

9. Показано, что увеличение критической энергии теплоизолированных проводников за счет внутреннего введения ВД заметно даже в сравнении с ростом стабильности, который может быть обеспечен за счет непосредственного охлаждения проводника жидким гелием.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации 1. P.A. Alekseev, A.I. Boev, V.E. Keilin, I.A. Kovalev, S.S. Kozub, E.A. Kostrov, S.L. Kruglov, V.N. Lazukov, I.P. Sadikov, D.I. Shutova. Influence of heat capacity substances doping on quench currents of fast ramped superconducting oval windings // Cryogenics. 2006. Vol. 46. P. 252-255.

2. I.I. Akimov, P.A. Alekseev, V.E. Keilin, I.A. Kovalev, S.L. Kruglov, E.A. Kostrov, V.N. Lazukov, M.I.

Medvedev, I.P. Sadikov, A.K. Shikov, D.I. Shutova. Stability increase of NbTi conductors with additions of extremely large specific heat substances // IEEE Transactions on Applied Superconductivity conference 2006. Vol.16. No2. P.1172-5.

3. P.A. Alekseev, V.E. Keilin, I.A. Kovalev, S.L. Kruglov, V.N. Lazukov, M.I. Medvedev, D.I. Shutova.

Investigation of considerable stability increase of composite superconductors doped with extremely large heat capacity substances // Superconductor Science and Technolоgy. 2007. Vol. 20. P. 71-76.

4. П.А. Алексеев, В.Е. Кейлин, И.А. Ковалев, С.Л. Круглов, В.Н. Лазуков, М.И. Медведев, Д.И. Шутова.

Обнаружение значительного увеличения стабильности комбинированных сверхпроводников с добавками веществ с чрезвычайно высокой теплоемкостью при низких температурах //ЖТФ. 2007. т.

77. вып. 9. Стр. 48-53.

5. V.E. Keilin, I.A. Kovalev, S.L. Kruglov, D.I. Shutova. The influence of thermal disturbance duration on the stability of superconducting windings with extremely large heat capacity substances //Superconductor Science and Technolоgy. 2008.Vol. 22. No 2. 21 025018.

6. V.E. Keilin, I.A. Kovalev, S.L. Kruglov, A.E. Vorobjeva, M.I. Medvedev, A.K. Shikov, D.I. Shutova.

Considerable stability increase of Nb3Sn multifilamentary wire internally doped with a large heat capacity substance (PrB6) // Superconductor Science and Technolоgy. 2009. Vol. 22. No 8. 085007.

7. В.Е. Кейлин, И.А. Ковалев, С.Л. Круглов, В.И. Щербаков, Д.И. Шутова. Обнаружение значительного увеличения термомагнитной стабильности у многожильных сверхпроводников с внутренним легиро ванием высокотеплоемкими добавками //ЖТФ. 2010. т. 80. вып. 2. Стр. 155-158.

8. В.Е. Кейлин, И.А. Ковалев, С.Л. Круглов, Д.И. Шутова. Влияние легирования сверхпроводящих соленоидов высокотеплоемкими добавками на стабильность в динамических режимах //ЖТФ. 2010.

т. 80. вып. 3. Стр. 115-117.

9. А.Е. Воробъева, В.Е. Кейлин, И.А. Ковалев, С.Л. Круглов, М.И. Медведев, Л.В. Потанина, Н.И.

Салунин, А.К. Шиков, Д.И. Шутова. Исследование увеличения стабильности композитного NbTi сверхпроводника с добавкой высокотеплоемкого соединения Gd2O2S //ЖТФ. 2010. т. 80. вып. 10. Стр.

70-73.

10. V.E. Keilin, I.A. Kovalev, S.L. Kruglov, A.K. Shikov, D.I. Shutova, A.E. Vorobjeva, M.I. Medvedev, L.V.

Potanina, N.I. Salunin. Utilization of large heat capacity substances for improving the stability of supercon ducting magnets // Cryogenics. 2011. Vol. 51. P. 359-365.

Список цитируемой литературы 1. П.А. Алексеев, В.Е. Кейлин, И.А. Ковалев и др. Сверхпроводящие обмотки (варианты) // Патент Nо 2254633 РФ. 2003.

2. И.И. Акимов, П.А. Алексеев, А.П. Ведерников и др. Композитный сверхпроводник // Патент Nо 2273906 РФ. 2006.

3. Л.Е. Вождаев, А.Е. Воробьева, В.Е. Кейлин и др. Теплостабилизированный сверхпроводник // Патент Nо 2334296 РФ. 2008.

4. S. Rosenblum, H. Steinberg, W. Steyert. IEEE Trans on magnetic MAG-13. 1977. P. 834.

5. D.E. Baynham, V.W. Edwards and M.N. Wilson. Transient stability of high current density superconducting wires // IEEE Trans. on Magn. 1987. Vol. 19. Nо 3. P. 676-679.

6. B. Barbisch, K. Kwasnitza. Experiments on enthalpy stabilization in technical superconductors // Proc ICEC.1984. Vol.10. P.689.

7. B. Bordini, E. Barzi, S. Feher, et al. Self-field effects in magneto-thermal instabilities for Nb-Sn strands // IEEE Trans. Appl. Supercond 2008. Vol. 18. No. 2. P. 1309 – 1312.

8. E. Brazi, N. Andreev, M.Bossert, et al. Development and study of Nb3Sn strands and cables for high field accelerator magnets // Advanced in Cryogenic Engineering: Transactions of the Cryogenic Engineering Materials conference – ICMC-2010. Vol. 56. P.183-190.

9. М. Уилсон //Сверхпроводящие магниты// Москва. Мир. 1985. С.157-237.

10.В.Е. Кейлин. Простое уравнение критической поверхности жестких сверхпроводников II рода// Д. А.

Н. 263. 1982. No 1. С. 90-92.

11. M.N. Wilson // Preprint RHEL/M/A26. 1972.

12. G.V. Trokhachev. Expressions for shielding and energy losses calculation in conducting bodies with different geometries // 1979. Preprint P-B-0426 of Efremov Institute. Р. 1-26.

13. R. Hancox // Phys. Lett. 1965. Vol. 16. No 3. P. 208-209.

14.А.В. Гуревич, А.Л. Рахманов, Р.Г. Минц // Физика композитных сверхпроводников // Москва. Наука.

1987. стр. 126-139.

15.С.Л. Круглов, В.И. Щербаков. Динамика скачка потока в композитном сверхпроводнике //ЖТФ.

2002. т. 72. N 11. С. 121-124.

Д.И. Шутова ПОВЫШЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ МАГНИТОВ С ПОМОЩЬЮ ВЫСОКОТЕПЛОЕМКИХ ДОБАВОК - МОДЕЛИРОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ Автореферат специальность 01.04.13 - «Электрофизика, электрофизические установки»



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.