CC BY
0ТРАНСПОРТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОКОНЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ СВЕРХПРОВОДНИКОВОГО ИНДУКТИВНОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ
Бородако К. А., Осипов М.А., Абин Д.А., Веселова С.В., Покровский С.В.,
Руднев И.А
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, Москва, Россия
E-mail: borodako_kir@mail.ru
Индуктивный накопитель энергии служит для хранения энергии в виде магнитного поля, создаваемого электрическим током, протекающим по замкнутой электрической цепи. Перспективным материалом для изготовления токонесущих элементов индуктивных накопителей энергии является высокотемпературная сверхпроводящая (ВТСП) лента 2-ого поколения. Одним из главных конструкционных элементов такого накопителя является сверхпроводящая катушка [1]. Для формирования сверхпроводящих катушек, как правило, используется сверхпроводящий кабель. Самые популярные типы сверхпроводящих кабелей: CORC (conductor on round core - проводник на круглом сердечнике) кабель и твистиро-ванная стопка лент. CORC кабель изготавливается путём намотки ВТСП ленты на цилиндрическую полую трубку. При этом диаметр трубки может быть небольшим, до 2,8 мм [2], а плотность тока кабеля высокой, до 650 А/мм2 в поле 12 Тл при температуре 4,2 К [3]. Твистированная стопка лент состоит из нескольких лент, которые сначала складывают одна на другую, а затем скручивают с определённым шагом. Благодаря своей архитектуре кабель обладает высоким значением общей инженерной плотности тока по сравнению с CORC кабелем аналогичного диаметра
[4].
В данной работе исследованы транспортные характеристики CORC кабеля и твистированных стопок на основе промышленных ВТСП лент 2ого поколения (RE)Ba2Cu3O7-x производства компании «С-Инновации». Для изготовления CORC кабеля ВТСП ленты наматывались на полые мельхиоровые трубки диаметром 5 мм с толщиной стенки 1 мм с усилием 1; 1,5; 2 кг под углом 40 и 22 градуса к оси вращения трубки-формера. Концы ленты припаивались к трубке для её фиксации. При намотке более одной ленты на трубку, последующие ленты укладывались одна на другую, образуя сэндвич, и также припаивались к трубке. Для изготовления тви-стированных стопок ВТСП ленты складывались вместе и припаивались к друг другу. Затем скручивались с шагом твистирования 40; 20; 15; 10 см. Для исследования были изготовлены кабели толщиной от 1 до 4 слоев ВТСП ленты. Измерялись значения критического тока кабелей в исходном состоянии и после деформации изгиба на диаметрах 50, 40, 23, 15, 10, 5 см (имитация намотки катушки). В процессе работы кабелей в переменном токе возникают энергетические потери, которые были исследованы для тока с различной частотой (от 50 Гц до 1033 Гц) и амплитудой (от 10% до 90% от значения критического тока Ic исходного кабеля).
Работа выполнена в рамках Госзадания (проект FSWU-2022-0013) при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.
Литература
1. Lieurance D. et al. // IEEE Trans. Appl. Supercond. - 1995. - Т. 5. - №. 2. - С. 350-353.
2. Viarengo S. et al. // IEEE Trans. Appl. Supercond. - 2024. - Т. 34. - №. 5. - С. 1-5.
3. Weiss J. D. et al. // Supercond. Sci. Technol. - 2020. - Т. 33. - №. 4. - С. 044001.
4. Takayasu M. et al. // Supercond. Sci. Technol. - 2011. - Т. 25. - №. 1. - С. 014011.
