RU2273906C1 - Composite superconductor - Google Patents

Composite superconductor Download PDF

Info

Publication number
RU2273906C1
RU2273906C1 RU2004121610/09A RU2004121610A RU2273906C1 RU 2273906 C1 RU2273906 C1 RU 2273906C1 RU 2004121610/09 A RU2004121610/09 A RU 2004121610/09A RU 2004121610 A RU2004121610 A RU 2004121610A RU 2273906 C1 RU2273906 C1 RU 2273906C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rare
conductor
superconducting
earth
wires
Prior art date
Application number
RU2004121610/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004121610A (en
Inventor
Игорь Иванович Акимов (RU)
Игорь Иванович Акимов
Павел Александрович Алексеев (RU)
Павел Александрович Алексеев
Генадий Петрович Ведерников (RU)
Генадий Петрович Ведерников
Александра Евгеньевна Воробьёва (RU)
Александра Евгеньевна Воробьёва
Виктор Ефимович Кейлин (RU)
Виктор Ефимович Кейлин
Иван Алексеевич Ковалёв (RU)
Иван Алексеевич Ковалёв
Евгений Александрович Костров (RU)
Евгений Александрович Костров
Сергей Леонидович Круглов (RU)
Сергей Леонидович Круглов
Владимир Николаевич Лазуков (RU)
Владимир Николаевич Лазуков
Игорь Петрович Садиков (RU)
Игорь Петрович Садиков
Николай Иванович Салунин (RU)
Николай Иванович Салунин
Александр Константинович Шиков (RU)
Александр Константинович Шиков
Original Assignee
Российский научный центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российский научный центр "Курчатовский институт" filed Critical Российский научный центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2004121610/09A priority Critical patent/RU2273906C1/en
Publication of RU2004121610A publication Critical patent/RU2004121610A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2273906C1 publication Critical patent/RU2273906C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Abstract

FIELD: applied superconductivity.
SUBSTANCE: proposed composite superconductor that can be used to manufacture superconductors for superconducting windings suffering heavy mechanical loads (at operating pressure across conductor higher than 100 MPa) as well as for superconducting windings and devices operating under variable conditions, such as superconducting inductive energy storage devices, dipole and quadrupole magnets for charged particle accelerators, has superconducting material fibers, matrix of high-conductivity metal, such as copper and rare-earth intermetallide possessing high thermal capacity at low temperatures. Composite superconductor is provided with metal sheath accommodating rare-earth intermetallide; mentioned wires and conductor are welded together. Metal sheath can be made in the form of hollow cylindrical conductor or flat strip with hollow interlayer, their hollow spaces being designed to dispose rare-earth intermetallide. Composite superconductor is made in the form of a few multiple-fiber composite superconducting wires twisted around hollow cylindrical conductor accommodating rare-earth intermetallide. Composite superconductor can be made in the form of flattened single-lay strand of several multiple-fiber composite superconducting wires and several hollow cylindrical conductors of same diameter accommodating intermetallide which alternately vary within strand. Rectangular-section conductor is made of high-conductivity metal and has longitudinal groove.
EFFECT: enlarged functional capabilities.
7 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области прикладной сверхпроводимости и может быть использовано при изготовлении сверхпроводников для сильно механически нагруженных сверхпроводящих обмоток (с напряжением проводника больше 100 МПа при работе), а также для сверхпроводящих обмоток и устройств, работающих в переменных режимах, например сверхпроводящих индуктивных накопителей энергии, дипольных и квадрупольных магнитов для ускорителей заряженных частиц.The invention relates to the field of applied superconductivity and can be used in the manufacture of superconductors for heavily mechanically loaded superconducting windings (with a conductor voltage of more than 100 MPa during operation), as well as for superconducting windings and devices operating in variable modes, for example, superconducting inductive energy storage devices, dipole and quadrupole magnets for charged particle accelerators.

Известен комбинированный сверхпроводник, состоящий из нескольких проводов, содержащих волокна сверхпроводящего материала в медной матрице и скрученных вокруг центрального медного с определенным шагом, который, как правило, используют в виде субкабеля для изготовления более сложных и сильноточных сверхпроводящих токонесущих элементов (Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L., et al., The conductors of the 50 kA Superconducting transformer for Samsung Superconductor Test Facility, Physica C354 (2001), p.105-109).A combined superconductor is known, consisting of several wires containing fibers of a superconducting material in a copper matrix and twisted around a central copper with a certain pitch, which, as a rule, is used as a subcable for the manufacture of more complex and high-current superconducting current-carrying elements (Keilin VE, Kovalev IA, Kruglov SL, et al., The conductors of the 50 kA Superconducting transformer for Samsung Superconductor Test Facility, Physica C354 (2001), p.105-109).

Известен комбинированный сверхпроводник, представляющий собой несколько сверхпроводящих многоволоконных и несколько проводов из металла того же диаметра, поочередно скрученных с заданным шагом вокруг центрального медного стержня (см. там же). Провода из металла в зависимости от назначения комбинированного сверхпроводника могут выполнять различные функции. В данном случае они сделаны из нержавеющей стали и служат для увеличения механической жесткости комбинированного сверхпроводника и снижения в нем электрических потерь в переменных режимах.A combined superconductor is known, which consists of several superconducting multi-fiber and several wires of metal of the same diameter, alternately twisted with a given pitch around a central copper rod (see ibid.). Metal wires, depending on the purpose of the combined superconductor, can perform various functions. In this case, they are made of stainless steel and serve to increase the mechanical stiffness of the combined superconductor and reduce electric losses in it in variable modes.

Недостатком известных комбинированных сверхпроводников является ограниченная способность работы в переменных режимах при скоростях изменения магнитного поля больше или порядка 1 Т/с. В этих режимах в изменяющемся по времени магнитном поле в сверхпроводнике выделяется тепло, которое должно поглощаться либо сверхпроводником за счет собственной теплоемкости, если обмотка плотная без каналов для прохода хладагента, либо хладагентом. Поскольку теплопоглощающая способность сверхпроводника ограничена нагревом до критической температуры сверхпроводника, а хладагента в каналах, соответственно, критическими явлениями в теплоотдаче на поверхности нагретого сверхпроводника, особенно в узких каналах (кризис режима кипения с резким, на десятки градусов, ростом температуры), то отсюда появляются временные ограничения на работу сверхпроводников в переменных режимах.A disadvantage of the known combined superconductors is the limited ability to work in variable modes at magnetic field velocities greater than or on the order of 1 T / s. In these modes, heat is generated in the superconductor in a time-varying magnetic field, which must be absorbed either by the superconductor due to its own heat capacity, if the winding is dense without channels for the passage of refrigerant, or by refrigerant. Since the heat-absorbing ability of a superconductor is limited by heating to a critical temperature of the superconductor, and the refrigerant in the channels, respectively, by critical phenomena in heat transfer on the surface of a heated superconductor, especially in narrow channels (boiling mode crisis with a sharp increase in temperature by tens of degrees), this gives rise to temporary restrictions on the operation of superconductors in variable modes.

Известен комбинированный сверхпроводник, в котором провод с волокнами сверхпроводящего материала впаян в канавку проводника с прямоугольным поперечным сечением из металла с высокими проводящими свойствами (Уилсон М. Сверхпроводящие магниты, Москва, "Мир", 1985, с.359-363). Такие сверхпроводники обычно используют в обмотках магнитно-резонансных томографов, где высоки механические напряжения из-за пондеромоторных сил.A combined superconductor is known in which a wire with fibers of a superconducting material is soldered into a groove of a conductor with a rectangular cross-section of metal with high conductive properties (Wilson M. Superconducting magnets, Moscow, Mir, 1985, p. 359-363). Such superconductors are usually used in the windings of magnetic resonance tomographs, where mechanical stresses are high due to ponderomotive forces.

Недостатком известного комбинированного сверхпроводника является определенная (ненулевая) вероятность нарушения баланса между действующими и допустимыми (критическими) энергиями возмущений механического происхождения, например растрескивание в связующем витки изолирующем материале, трение на поверхности раздела между проводником и непроводником или между непроводниками и т.д. Такой дисбаланс приводит к дорогостоящему процессу тренировки - постепенному улучшению характеристик магнита после нескольких переходов обмотки в нормальное состояние.A disadvantage of the known combined superconductor is a certain (non-zero) probability of an imbalance between the effective and permissible (critical) energies of perturbations of mechanical origin, for example, cracking of insulating material in binder coils, friction at the interface between a conductor and a non-conductor or between non-conductors, etc. Such an imbalance leads to an expensive training process - a gradual improvement in the characteristics of the magnet after several transitions of the winding to a normal state.

Известен комбинированный сверхпроводник, представляющий собой сплющенную одноповивную скрутку из нескольких проводов с волокнами сверхпроводящего материала (плоский транспонированный кабель резерфордовского типа - по имени лаборатории, где эта конструкция была разработана) (Wilson M.N., Hassenzuhl W.V., Moritz G., et al., Cored Rutherford Cables for the GSI Fast Ramping Synchrotron, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol.13, №2, June 2003, p.1704-1709). Внутри этой скрутки расположена тонкая лента из стали или латуни, которая предназначена для снижения экранирующих токов между слоями проводов в переменных магнитных полях, параллельных широкой стороне скрутки. Однако переменные магнитные поля, перпендикулярные этой стороне, наводят экранирующие токи между проводами в слоях, что приводит к выделению тепла от этой составляющей электрических потерь, а следовательно, также к ограничениям при работе в переменных режимах.A combined superconductor is known, which is a flattened single-beam twist of several wires with fibers of a superconducting material (a flat transposed Rutherford-type cable - named after the laboratory where this design was developed) (Wilson MN, Hassenzuhl WV, Moritz G., et al., Cored Rutherford Cables for the GSI Fast Ramping Synchrotron, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol.13, No. 2, June 2003, p. 1704-1709). Inside this twist is a thin strip of steel or brass, which is designed to reduce the shielding currents between the layers of wires in alternating magnetic fields parallel to the wide side of the twist. However, alternating magnetic fields perpendicular to this side induce screening currents between the wires in the layers, which leads to the release of heat from this component of electrical losses, and therefore also to limitations when working in alternating modes.

Наиболее близким техническим решением является комбинированный сверхпроводник, содержащий провода, выполненные из волокон сверхпроводящего материала в матрице из металла с высокими проводящими свойствами, и редкоземельный интерметаллид с экстремально высокой теплоемкостью при низких температурах (United States Patent 4, 623, 862, 1986, класс H 01 F 7/22).The closest technical solution is a combined superconductor containing wires made of fibers of a superconducting material in a matrix of a metal with high conductive properties, and a rare-earth intermetallic with extremely high heat capacity at low temperatures (United States Patent 4, 623, 862, 1986, class H 01 F 7/22).

Недостатками известного комбинированного сверхпроводника являются практически непреодолимые трудности в изготовлении, а именно в равномерном диспергировании (распределении) по объему комбинированного сверхпроводника редкоземельного интерметаллида, когда он используется в виде мелкодисперсного порошка, в стандартной операции безобрывной протяжки с одновременным скручиванием заготовки провода до нужных поперечных размеров в случае, когда редкоземельный интерметаллид, также как и сверхпроводящий материал, помещены в медную матрицу в виде стержней, из-за существенно разных их механических свойств, то же самое, только без скручивания, когда интерметаллид размещен в медной матрице в виде концентрических слоев, то же самое, когда редкоземельный интерметаллид сам выполняет функцию матрицы, и в нем размещены стержни из сверхпроводящего материала.The disadvantages of the known combined superconductor are almost insurmountable difficulties in manufacturing, namely, the uniform dispersion (distribution) in volume of the combined rare-earth intermetallic superconductor when it is used in the form of finely divided powder, in the standard operation of uninterrupted broaching with simultaneous twisting of the wire billet to the desired transverse dimensions in case when a rare-earth intermetallic compound, as well as a superconducting material, is placed in a copper matrix in the form of rods, due to their significantly different mechanical properties, the same thing, only without twisting, when the intermetallic compound is placed in a copper matrix in the form of concentric layers, the same when the rare-earth intermetallic compound itself performs the function of a matrix, and the rods are placed in it from superconducting material.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей.The technical result is the expansion of functionality.

Технический результат достигается тем, что комбинированный сверхпроводник снабжен проводником, содержащим металлическую оболочку, в которой расположен редкоземельный интерметаллид, причем указанные провода и проводник спаяны, а металлическая оболочка выполнена либо в форме полого цилиндра, внутренняя полость которого предназначена для расположения редкоземельного интерметаллида, либо в виде плоской ленты с внутренней прослойкой для расположения редкоземельного интерметаллида, причем несколько проводов с волокнами сверхпроводящего материала скручены с заданным шагом по периметру полой цилиндрической оболочки, а несколько проводов с волокнами сверхпроводящего материала и несколько проводников с расположенным внутри редкоземельным интерметаллидом поочередно скручены в сплющенную одноповивную скрутку, кроме того, комбинированный сверхпроводник содержит проводник из металла с высокими проводящими свойствами, например из меди или алюминия, в котором выполнена канавка с прямоугольным поперечным сечением с впаянным в нее проводом с волокнами сверхпроводящего материала и проводником с редкоземельным интерметаллидом внутри, а несколько проводов скручены вокруг плоской ленты с внутренней полой прослойкой с редкоземельным интерметаллидом.The technical result is achieved by the fact that the combined superconductor is equipped with a conductor containing a metal shell in which the rare-earth intermetallic compound is located, said wires and the conductor being soldered, and the metal shell is made either in the form of a hollow cylinder, the internal cavity of which is intended for the arrangement of the rare-earth intermetallic compound, or in the form flat tape with an inner layer for the location of rare-earth intermetallic, and several wires with fibers are superconducting of the material are twisted with a given step along the perimeter of the hollow cylindrical shell, and several wires with fibers of the superconducting material and several conductors located inside the rare earth intermetallic compound are alternately twisted into a flattened single-strand twist, in addition, the combined superconductor contains a metal conductor with high conductive properties, for example, copper or aluminum, in which a groove is made with a rectangular cross-section with a wire soldered into it with superconducting fibers Container material and a conductor with a rare-earth intermetallidov inside, several wires twisted around the flat tape with an inner layer of the hollow rare earth intermetallic compounds.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлены поперечные сечения трех образцов комбинированного сверхпроводника, в двух из которых присутствуют редкоземельные интерметаллиды с экстремально высокой теплоемкостью при низких температурах, а в третьем их нет; на фиг.2 представлены электрическая схема эксперимента с электромагнитными возмущениями, подаваемыми на образцы (индукционный нагрев вихревыми токами), и поперечные сечения оправок с образцами при разных условиях охлаждения: отсутствие охлаждения (адиабатические условия, характерные для плотных сверхпроводящих обмоток) и непосредственное охлаждение жидким гелием в вертикальном канале; на фиг.3-4 представлены зависимости запасенной в конденсаторе энергии электромагнитного возмущения, при котором сверхпроводящие образцы переходят в нормальное состояние (критической энергии) от тока в образце при разных длительностях возмущений, а также разных условиях охлаждения.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows cross sections of three samples of a combined superconductor, in two of which rare-earth intermetallic compounds with extremely high heat capacity at low temperatures are present, and in the third there are none; figure 2 presents the electrical circuit of the experiment with electromagnetic disturbances supplied to the samples (induction heating by eddy currents), and cross sections of mandrels with samples under different cooling conditions: lack of cooling (adiabatic conditions characteristic of dense superconducting windings) and direct cooling with liquid helium in the vertical channel; Figures 3-4 show the dependences of the energy of the electromagnetic disturbance stored in the capacitor, in which the superconducting samples change to a normal state (critical energy) on the current in the sample for different durations of disturbances, as well as different cooling conditions.

На фиг.5-8 представлены поперечные сечения вариантов конструктивного исполнения комбинированных сверхпроводников, содержащих редкоземельные интерметаллиды с экстремально высокой теплоемкостью при низких температурах.5-8 are cross-sectional views of structural embodiments of combined superconductors containing rare-earth intermetallic compounds with extremely high heat capacity at low temperatures.

Изготовлены и испытаны три образца комбинированного сверхпроводника, см. фиг.1, в двух из которых присутствуют редкоземельные интерметаллиды HoCu2 (гольмий-медь) 4 и CeCu6 (церий-медь) 5. Образцы включали в себя провод диаметром 0,85 мм с волокнами сверхпроводящего материала 1 (всего 2970 волокон из Nb-Ti диаметром 10 мкм) в медной матрице 6 и спаянный с проводом проводник: либо медный 3 также диаметром 0,85 мм в контрольном образце;Three samples of a combined superconductor were fabricated and tested, see Fig. 1, two of which contain rare-earth intermetallides HoCu 2 (holmium-copper) 4 and CeCu 6 (cerium-copper) 5. The samples included a wire with a diameter of 0.85 mm s fibers of superconducting material 1 (a total of 2970 Nb-Ti fibers with a diameter of 10 μm) in a copper matrix 6 and a conductor soldered to the wire: either copper 3 also with a diameter of 0.85 mm in the control sample;

- либо в виде полой цилиндрической оболочки 7 с внешним диаметром 0,85 мм и внутренним 0,6 мм, в которой расположен редкоземельный интерметаллид HoCu2 (гольмий-медь) 4;- either in the form of a hollow cylindrical shell 7 with an outer diameter of 0.85 mm and an inner 0.6 mm, in which the rare-earth intermetallide HoCu 2 (holmium-copper) 4 is located;

- либо в виде полой цилиндрической оболочки 7 с внешним диаметром 0,85 мм и внутренним 0,6 мм, в которой расположен редкоземельный интерметаллид CeCu6 (церий-медь) 4.- either in the form of a hollow cylindrical shell 7 with an outer diameter of 0.85 mm and an inner 0.6 mm in which the rare-earth intermetallic CeCu 6 (cerium-copper) 4 is located.

Образцы 8 были вклеены внутрь полых цилиндрических оправок 9 (см. фиг.2) из изолирующего материала, причем внутренняя полость была либо полностью заполнена эпоксидным клеем 11 для имитации адиабатических условий, либо была свободной для прохода жидкого гелия 12. На оправку 9 наматывают катушку возбуждения 10 из тонкого медного провода ⌀ 0,125 мм, содержащую 600 витков, см. фиг.2.Samples 8 were glued into the hollow cylindrical mandrels 9 (see FIG. 2) of insulating material, the inner cavity being either completely filled with epoxy glue 11 to simulate adiabatic conditions, or was free to pass liquid helium 12. An excitation coil was wound on the mandrel 9. 10 of a thin copper wire ⌀ 0.125 mm, containing 600 turns, see figure 2.

Электромагнитные возмущения моделируют разрядом конденсатора 13 с помощью ключа 14 на катушку возбуждения 10 (см. фиг.2). При этом возникают электромагнитные колебания частотой 320 Гц, которые приводят к индукционному нагреву образца кольцевыми вихревыми токами. Образец 8 с транспортным током помещают во внешнее магнитное поле с индукцией 3 Тл. Характерное время разряда составляет 550 мкс. На фиг 3-4 сравнивают зависимости энергии возмущений, переводящих образцы в нормальное состояние (критической энергии) от величины транспортного тока, для образцов, содержащих редкоземельные интерметаллиды, и одного, который их не содержал.Electromagnetic disturbances are modeled by the discharge of a capacitor 13 using a key 14 to an excitation coil 10 (see FIG. 2). In this case, electromagnetic oscillations with a frequency of 320 Hz occur, which lead to induction heating of the sample by ring eddy currents. Sample 8 with a transport current is placed in an external magnetic field with an induction of 3 T. The typical discharge time is 550 μs. Figure 3-4 compares the dependence of the energy of disturbances that convert the samples to normal (critical energy) on the magnitude of the transport current for samples containing rare-earth intermetallic compounds, and one that did not contain them.

На фиг.5 представлена конструкция содержащего редкоземельный интерметаллид комбинированного сверхпроводника, как правило, используемого в виде субкабеля для изготовления более сложных и сильноточных сверхпроводящих токонесущих элементов. Такой комбинированный сверхпроводник представляет собой несколько проводов с волокнами сверхпроводящего материала 1 в медной матрице 6, скрученных с заданным шагом по периметру металлической полой цилиндрической оболочки 7, внутри которой располагают редкоземельный интерметаллид 4 или 5. Провода и оболочка спаяны между собой припоем 2.Figure 5 shows the construction of a rare-earth intermetallic compound combined superconductor, typically used as a subcable for the manufacture of more complex and high-current superconducting current-carrying elements. Such a combined superconductor consists of several wires with fibers of the superconducting material 1 in a copper matrix 6, twisted with a given step along the perimeter of a metal hollow cylindrical shell 7, inside of which there is a rare-earth intermetallic 4 or 5. The wires and the shell are soldered together by solder 2.

На фиг.6 представлена конструкция содержащего редкоземельный интерметаллид комбинированного сверхпроводника в виде одноповивной сплющенной скрутки из поочередно скрученных проводов с волокнами сверхпроводящего материала 1 в медной матрице 6 и полых цилиндрических проводников, внутри металлической оболочки 7 которых расположен редкоземельный интерметаллид 4 или 5. Проводники и провода спаяны между собой свинцово-оловянным припоем 2.Fig. 6 shows the construction of a combined superconductor containing rare-earth intermetallide in the form of a single-beam flattened twist of alternately twisted wires with fibers of the superconducting material 1 in a copper matrix 6 and hollow cylindrical conductors, inside of the metal shell 7 of which a rare-earth intermetallide 4 or 5 is located. Conductors and soldered wires between themselves lead-tin solder 2.

На фиг.7 представлена конструкция содержащего редкоземельный интерметаллид комбинированного сверхпроводника, включающего в себя проводник из алюминия или меди 6 с канавкой прямоугольного сечения, в которую с помощью припоя 2 впаяны провод с волокнами сверхпроводящего материала 1 в матрице из меди 6 и проводник с полой цилиндрической металлической оболочкой 7 с редкоземельным интерметаллидом 4 или 5 внутри.Figure 7 shows the construction of a rare-earth intermetallic compound with a combined superconductor, including a conductor made of aluminum or copper 6 with a rectangular groove, into which a wire with fibers of superconducting material 1 in a matrix of copper 6 and a conductor with a hollow cylindrical metal are soldered 2 shell 7 with rare earth intermetallic 4 or 5 inside.

На фиг.8 представлена конструкция комбинированного сверхпроводника, содержащего редкоземельный интерметаллид, в котором несколько проводов с волокнами сверхпроводящего материала 1 в медной матрице 6 скручены вокруг металлической оболочки 7 в виде плоской ленты с внутренней прослойкой для расположения редкоземельного интерметаллида 4 или 5. Провода и лента спаяны припоем 2.On Fig presents the design of a combined superconductor containing a rare earth intermetallic compound, in which several wires with fibers of the superconducting material 1 in a copper matrix 6 are twisted around a metal sheath 7 in the form of a flat ribbon with an inner layer for the location of the rare earth intermetallic compound 4 or 5. The wires and tape are soldered solder 2.

Использование редкоземельных интерметаллидов в составе комбинированных образцов существенно повышает их устойчивость к импульсным тепловым возмущениям (см. фиг.3). Даже при непосредственном охлаждении образцов жидким гелием в вертикальном канале (самый лучший случай для теплоотдачи от нагретого образца) не приводит к смазыванию эффекта существенного различия устойчивости к импульсным тепловым возмущениям для образцов с редкоземельными интерметаллидами и без них (см. фиг.4).The use of rare-earth intermetallic compounds in the composition of combined samples significantly increases their resistance to pulsed thermal disturbances (see figure 3). Even with direct cooling of samples with liquid helium in a vertical channel (the best case for heat transfer from a heated sample), the effect of a significant difference in the resistance to pulsed thermal disturbances for samples with and without rare-earth intermetallic compounds is blurred (see Fig. 4).

Введение вещества с экстремально высокой теплоемкостью (например, при температуре кипения жидкого гелия 4,2 К теплоемкость редкоземельного интерметаллида HoCu2 в 450 раз больше чем у меди) в состав комбинированных сверхпроводников значительно (примерно в 5-10 раз) увеличивает их среднюю объемную теплоемкость. Соответственно, во столько же раз возрастают их теплопоглощающая способность и способность противостоять быстрым изменениям магнитного поля и импульсным локальным тепловыделениям механического происхождения без нагрева сверхпроводника до критической температуры перехода в нормальное состояние.The introduction of substances with an extremely high heat capacity (for example, at a boiling point of liquid helium of 4.2 K, the heat capacity of the rare-earth HoCu 2 intermetallic compound is 450 times greater than that of copper) in the composition of combined superconductors significantly (approximately 5-10 times) increases their average volumetric heat capacity. Accordingly, their heat-absorbing ability and ability to withstand rapid changes in the magnetic field and pulsed local heat releases of mechanical origin without heating the superconductor to a critical temperature of transition to a normal state increase by the same amount.

Предлагаемое конструктивное выполнение позволяет использовать обычные конструкции комбинированных сверхпроводников и стандартные технологические операции для изготовления сверхпроводников с повышенными рабочими характеристиками в переменных режимах, например для сверхпроводящих индуктивных накопителей энергии или для дипольных и квадрупольных магнитов ускорителей заряженных частиц. Также для изготовления сверхпроводников с повышенной устойчивостью к импульсным тепловыделениям при их использовании в сверхпроводящих обмотках с большими механическими напряжениями в сверхпроводнике (~150 МПа), например в сверхпроводящих обмотках медицинских магниторезонансных томографов.The proposed constructive implementation allows the use of conventional designs of combined superconductors and standard technological operations for the manufacture of superconductors with increased performance in variable modes, for example, for superconducting inductive energy storage devices or for dipole and quadrupole magnets of charged particle accelerators. Also for the manufacture of superconductors with increased resistance to pulsed heat when used in superconducting windings with high mechanical stresses in the superconductor (~ 150 MPa), for example, in superconducting windings of medical magnetic resonance imaging scanners.

Claims (7)

1. Комбинированный сверхпроводник, содержащий провода, выполненные из волокон сверхпроводящего материала в матрице из металла с высокими проводящими свойствами и редкоземельный интерметаллид с экстремально высокой теплоемкостью при низких температурах, отличающийся тем, что он снабжен проводником, содержащим металлическую оболочку, в которой расположен редкоземельный интерметаллид, причем указанные провода и проводник спаяны.1. A combined superconductor containing wires made of fibers of a superconducting material in a matrix of metal with high conductive properties and a rare-earth intermetallic with extremely high heat capacity at low temperatures, characterized in that it is equipped with a conductor containing a metal shell in which the rare-earth intermetallic, wherein said wires and conductor are soldered. 2. Комбинированный сверхпроводник по п.1, отличающийся тем, что металлическая оболочка выполнена в форме полого цилиндра, внутренняя полость которого предназначена для расположения редкоземельного интерметаллида.2. The combined superconductor according to claim 1, characterized in that the metal shell is made in the form of a hollow cylinder, the inner cavity of which is intended for the location of rare-earth intermetallic compound. 3. Комбинированный сверхпроводник по п.1, отличающийся тем, что металлическая оболочка выполнена в виде плоской ленты с внутренней полой прослойкой для расположения редкоземельного интерметаллида.3. The combined superconductor according to claim 1, characterized in that the metal shell is made in the form of a flat ribbon with an internal hollow layer for the location of the rare-earth intermetallic compound. 4. Комбинированный сверхпроводник по п.1 или 2, отличающийся тем, что несколько проводов с волокнами сверхпроводящего материала скручены с заданным шагом по периметру полой цилиндрической оболочки.4. The combined superconductor according to claim 1 or 2, characterized in that several wires with fibers of the superconducting material are twisted with a given step along the perimeter of the hollow cylindrical shell. 5. Комбинированный сверхпроводник по п.1 или 2, отличающийся тем, что несколько проводов с волокнами сверхпроводящего материала и несколько проводников с расположенным внутри редкоземельным интерметаллидом поочередно скручены в сплющенную одноповивную скрутку.5. The combined superconductor according to claim 1 or 2, characterized in that several wires with fibers of the superconducting material and several conductors located inside the rare earth intermetallic compound are alternately twisted into a flattened single-strand twist. 6. Комбинированный сверхпроводник по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит проводник из металла с высокими проводящими свойствами, например из меди или алюминия, в котором выполнена канавка с прямоугольным поперечным сечением с впаянным в нее проводом с волокнами сверхпроводящего материала и проводником с редкоземельным интерметаллидом внутри.6. The combined superconductor according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a conductor made of metal with high conductive properties, for example, copper or aluminum, in which a groove with a rectangular cross section is made with a wire soldered into it with fibers of a superconducting material and a conductor with rare earth intermetallic inside. 7. Комбинированный сверхпроводник по п.1 или 3, отличающийся тем, что несколько проводов скручены вокруг плоской ленты с внутренней полой прослойкой с редкоземельным интерметаллидом.7. The combined superconductor according to claim 1 or 3, characterized in that several wires are twisted around a flat ribbon with an internal hollow interlayer with a rare-earth intermetallic compound.
RU2004121610/09A 2004-07-15 2004-07-15 Composite superconductor RU2273906C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004121610/09A RU2273906C1 (en) 2004-07-15 2004-07-15 Composite superconductor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004121610/09A RU2273906C1 (en) 2004-07-15 2004-07-15 Composite superconductor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004121610A RU2004121610A (en) 2006-01-10
RU2273906C1 true RU2273906C1 (en) 2006-04-10

Family

ID=35872332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004121610/09A RU2273906C1 (en) 2004-07-15 2004-07-15 Composite superconductor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2273906C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456696C2 (en) * 2006-04-24 2012-07-20 Александр Михайлович Джетымов Superconductive wire of "cable-conduit" type for magnetic systems winding
RU2558117C1 (en) * 2014-09-18 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Combined superconductor
RU2579457C1 (en) * 2014-12-25 2016-04-10 Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") Multilayer unit of superconductive tapes and preparation method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456696C2 (en) * 2006-04-24 2012-07-20 Александр Михайлович Джетымов Superconductive wire of "cable-conduit" type for magnetic systems winding
RU2558117C1 (en) * 2014-09-18 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Combined superconductor
RU2579457C1 (en) * 2014-12-25 2016-04-10 Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") Multilayer unit of superconductive tapes and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004121610A (en) 2006-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wilson The Tevatron
CA1266094A (en) Induction heating and melting systems having improved induction coils
US8600465B2 (en) Superconductor cable and AC power transmission cable
JPH06349347A (en) High-temperature superconductor and usage method of said high-temperature superconductor
US6914511B2 (en) Superconducting transformer
Geng et al. A parallel co-wound no-insulation REBCO pancake coil for improving charging delays
DE1932086B2 (en) Waveguide made of superconductor material and a metal that is normally electrically conductive at the operating temperature of the superconductor material
KR20220146609A (en) Segmented Superconducting Cable
US3766502A (en) Cooling device for superconducting coils
RU2273906C1 (en) Composite superconductor
Dam et al. Manufacturing and testing of AMaSED-2: A no-insulation high-temperature superconducting demonstrator coil for the space spectrometer ARCOS
Li et al. Electromagnetic design of high-temperature superconducting traction transformer for high-speed railway train
Khodzhibagiyan et al. Design of new hollow superconducting NbTi cables for fast cycling synchrotron magnets
EP3474300A2 (en) High-frequency transformer
RU2558117C1 (en) Combined superconductor
Jelinek et al. Test results of 14 kVA superconducting transformer with Bi-2223/Ag windings
RU2378728C1 (en) THERMO-STABILISED SUPERCONDUCTOR BASED ON Nb3Sn COMPOUND (VERSIONS) AND METHOD OF MAKING SAID SUPERCONDUCTOR (VERSIONS)
Perot Construction and test of a synchrotron dipole model using Nb 3 Sn cable
Kim et al. Development of Short-Period ${\rm Nb} _ {3}{\rm Sn} $ Superconducting Undulators for the APS
ten Kate et al. Critical current measurements of prototype cables for the CERN LHC up to 50 kA and between 7 and 13 Tesla using a superconducting transformer circuit
RU2334296C1 (en) Thermo stabilised superconductor
RU2815169C1 (en) Superconducting hybrid transformer
McIntyre et al. Ultra-high-field magnets for future hadron colliders
Satow et al. Superconducting poloidal coils for the reacting plasma project-test results of a model coil (RPC-I) at a 200 T/sec pulsing rate and design of a new coil (RPC-II)
RU2395129C1 (en) Ribbon solenoid

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150716