Разработка элементов ВТСП 2-го поколения и исследование сильноточных ВТСП устройств и их применения в электроэнергетике и транспорте

Отчёт 96 с., 54 рис., 9 табл., 120 источн. ВТСП ЛЕНТЫ, ВТСП МАГНИТЫ, ТОКОВВОДЫ, КРИОАГЕНТЫ, ФЛЮЭНС, МАГНИТОПРОВОД, КРИОСТАТ, ВОЛЬТАМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, КРИТИЧЕСКИЙ ТОК, ПИННИНГ, НАНОКОМПОЗИТЫ Разработан метод расчёта стационарного распределения температуры в охлаждаемом однофазными жидким азотом или газообразным гелием контактном соединении токоввода с ВТСП кабелем с использованием критериальных уравнений конвективного теплообмена, представленных в виде произведения безразмерных физических параметров. Показано, что определяющим фактором является температура хладагента на контакте, несмотря на большую интенсивность теплоотдачи в жидком жидком азоте по сравнению с газообразным гелием. Оценки среднего диаметра и плотности искусственных центов пиннига (ИЦП) по данным микроструктурных изображений планарных и поперечных срезов образцов с ИЦП типа BSO с молярным содержанием 6%, полученные при различных скоростях осаждения хорошо коррелирует друг с другом. Средний диаметр ИЦП типа BSO с ростом скорости осаждения уменьшается, а рассчитанное значение плотности ИЦП с ростом скорости осаждения увеличивается. Абсолютное значение критического тока при 77К уменьшается при добавлении ИЦП при одинаковой скорости осаждения – 750 нм/мин, а уменьшение скорости осаждения ведет к росту абсолютного значения критического тока д. Несмотря на это, данные, перестроенные в угловую зависимость лифт фактора, указывают на снижение анизотропии при температурах 77 и 65К, которое для для всех трех типов образцов с ИЦП больше при более низких температурах. Для образца с ИЦП типа BSO снижение критической температуры происходит, наиболее вероятно, объясняемому совокупностью деформации решётки ВТСП при сращивании с имеющими другой параметр элементарной ячейки ИЦП. Анализ полевых зависимостей силы пиннинга позволил установить, что в образцах реализуется поверхностный пиннинг, который усиливается при увеличении диаметра ИЦП. Эти результаты показывают, что введение ИЦП улучшает токонесущую способность и анизотропию ВТСП лент 2-го поколения с ИЦП, полученных при более низких скоростях осаждения Исследования сверхпроводящих характеристик необлученных и облученных образцов ВТСП лент 2-го поколения с различным составом сверхпроводящей пленки на основе NdEuGdBaСuO и YNdBaСuO показали, что облучение ионами Au c энергией 18 МэВ и флюенсом 1,5·1011 см-2 увеличивает критический ток, а температура сверхпроводящего перехода остается неизменной. Полевая зависимость силы пиннинга этих образцов такова, что, возможно, тип пиннинга меняется, что косвенно подтверждают и данные микроструктурного анализа. Для образца, облученного ионами Ni с энергией 12 МэВ обнаружен небольшой рост критического тока, для обоих значений флюэнса 2. Температура сверхпроводящего перехода при облучении онами Ni также не меняется. Полученные результаты исследований будут использованы для создания ВТСП лент 2-го поколения с повышенной токонесущей способностью. Продолжены исследования ВТСП лент 2-го поколения для возможного будущего ВТСП магнита с магнитопроводом. За счет модернизации измерительной схемы и использования нового непроводящего криостата существенно снижены электромагнитные и тепловые помехи и обеспечено длительное время работы, позволяющее получать ВАХ и значение критического тока с высокой точностью. Исследованная ВТСП лента была подвергнута изготовителем 10-летней выдержке, и оказалось, что ее свойства не только сохранились, но даже и улучшились. Совместно с НИУ МЭИ произведен предварительный расчет магнита с магнитопроводом, показавший принципиальную возможность его создания с обмотками из ВТСП лент. Однако, для этого потребуется ряд экспериментов со всеми имеющимися в распоряжении МЭИ проводниками и несверхпроводящими ленточными материалами с целью гарантированного получения обмоток без межвитковых замыканий. Проведены структурно-физические исследования ферромагнитных нанокомпозитов FeCo/C-N и FeNi/C-N. Показана принципиальная возможность получения частиц из таких композитов с заданным составом, предварительно измерены магнитные свойства. Особенностью этих материалов является высокое удельное сопротивление, намного превосходящее таковое у любой трансформаторной стали. Если в дальнейших исследованиях будет показана стойкость этих материалов к воздействию низких температур, то может быть рассмотрен вопрос об их использовании с ВТСП обмотками переменного тока.