CC BY
0ДИНАМИКА НАМАГНИЧЕННОСТИ МНОГОСЛОЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ КОМПОЗИТНЫХ ВТСП ЛЕНТ
Покровский С.В.1'2, Мартиросян И.В.1'2, Осипов М.А.1, Стариковский А.С.1, Александров Д.А.1, Залеткина В.В.1, Михайлов А.А.1, Руднев И.А.1'2
1 Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия,
sergeypokrovskii@gmail.com 2Институт физики, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань,
Россия
Благодаря значительным успехам в технологиях производства высокотемпературных (ВТСП) композитных лент на основе REBa2Cu3O7-x (RE -редкоземельный элемент Y, Gd) открывается все больше возможностей для их использования при создании магнитных систем, энергетических установок, а также левитационных применений. Чаще всего в устройствах ВТСП ленты используются для создания многослойных обмоток или сборок на основе стопок лент. Сверхпроводящие элементы играют роль токонесущих элементов, но в то же время могут выступать и как магниты захваченного потока. При этом величина магнитного поля может значительно превосходить значение поля постоянных магнитов.
В данной работе рассматриваются вопросы намагничивания элементов на основе композитных ВТСП лент, особенности динамики проникновения магнитного потока, и связанные с этим тепловые процессы. Были исследованы элементы нескольких типов: многослойные стопки лент различных геометрий, замкнутые и незамкнутые кольцевые обмотки. В исследовании была использована ВТСП лента компании «С — Инновации» (Россия). Проведены измерения захваченного потока элементов при намагничивании однородным магнитным полем, а также градиентным полем постоянных магнитов с помощью магнитной накачки. Показаны особенности динамики намагничивания при охлаждении с помощью жидкого азота и в условиях безжидкостного криокулерного охлаждения. Также были разработаны мультифизические модели исследуемых элементов. Моделирование выполнялось в пакете ComsolMultiphysics. Для расчетов были использованы параметры реальной ВТСП ленты, учитывалась в том числе анизотропия электрофизических и тепловых характеристик ВТСП композита.
На основе экспериментальных результатов выполнена верификация расчетных моделей. Получено хорошее совпадение результатов. Были определены наиболее предпочтительные конфигурации сверхпроводниковых сборок для достижения высоких показателей намагниченности, силы магнитного взаимодействия и при этом максимально эффективного использования сверхпроводника в элементах. Выявлено влияние условий охлаждения на величину намагниченности, определены области, ограничивающие достижения максимальных значений захваченного магнитного потока в условиях магнитной накачки и намагничивания однородным полем. Предложены подходы для оптимизации сверхпроводящих элементов, выбора рабочей точки по температуре и условий охлаждения для повышения намагниченности.
Работа выполнена в рамках Госзадания (проект FSWU-2022-0013) при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.
