MgB_2超导线材失超传播速度与最小触发能的影响因素研究

通过有限元方法(FEM)计算系统的一维热传导方程来研究MgB2超导线材的失超行为,由数值计算得到的MgB2超导线材失超传播规律与实验测得值相吻合.在实验上和理论上分析了铜超比、热导率、热容、电阻率等参数对MgB2超导线材失超行为的影响.通过数值计算给出了失超传播速度和最小触发能随工作温度、热导率、热容、铜超比的变化规律.     

电流转移对MgB_2/Fe超导带材失超传播速度的影响

在MgB2/Fe超导带材中,Fe包套与MgB2超导芯的交界处有很薄的反应层,其主要成分为Fe2B和FeB,其电阻率很高,导致当电流在基材和超导芯间转移时存在一个转移长度,在这一长度上会产生电压分布并伴随有焦耳热产生,从而影响到带材的临界电流测量和热稳定性.本文使用分布电阻模型分析了MgB2/Fe超导带材中的电流转移特点,推导出电流转移长度的公式及由于电流转移产生的焦耳热.并把电流转移产生的焦耳热加入到MgB2/Fe超导带材在绝热条件下失超传播的一维分析当中,推导出失超传播速度的公式,对超导带材失超传播速度的传统计算公式进行了改进.本文对研究MgB2/Fe复合超导带材的热稳定性分析及MgB2超导带材的实用化具有参考价值.     

局部磁场对高温超导带材失超传播特性的影响北大核心CSCD

本文主要针对YBCO和Bi2223两种高温超导带材,在液氮温区下,测量了局部磁场影响下YBCO和Bi2223的最小失超能(MQE)和失超传播速度(NZPV).根据测量结果,分析了不同强度磁场对两种高温超导带材的最小失超能和失超传播速度随归一化传输电流的变化关系.结果表明,两种高温超导带材的最小失超能都会随着局部磁场的增加而减小;两种高温超导带材的失超传播速度都会随着局部磁场的增加而增加.     

环氧浸渍材料厚度对高温超导体失超传播特性的影响研究

研究了不同环氧树脂厚度浸渍的 ReBCO 高温超导带材的最小失超能( MQE) 和失超传播速度(NZPV) ,分析了不同环氧树脂厚度对 ReBCO 高温超导带材的最小失超能和失超传播速度随归一化传输电流的关系. 结果表明,ReBCO 高温超导带材的最小失超能随环氧树脂厚度的增加变化很小;ReBCO 高温超导带材的失超传播速度随着环氧树脂厚度的增加而增大.     

高温超导带材YBCO涂层导体的失超传播特性研究

在液氮(77K)环境下对YBCO涂层导体的交、直流失超传播特性进行了研究。测量了交、直流情况下的失超传播速度以及最小失超能量;分析了超导带材的失超传播速度与传输电流的关系;推导了一维模型下的失超传播速度计算公式。结果表明,当带材的传输电流交流(有效值)与直流相同时,交、直流失超传播速度基本一致,交流的最小失超能略小,且随着传输电流的增大最小失超能间的差距加大。     

高温超导带材不同焊接接头长度对失超传播特性影响实验研究北大核心CSCD

本文针对目前典型的Bi2223和YBCO高温超导带材,在液氮温区下,测量了不同焊接接头长度对接头处的最小失超能(MQE)和失超传播速度(NZPV);分析了同种带材不同接头长度失超传播速度和最小失超能随归一化传输电流的变化关系以及不同带材相同接头下的变化关系.结果表明,不同接头长度对最小失超能的影响并不大,而随着焊接接头长度的增加,失超传播速度会逐渐减小.     

液氮浸泡式高性能ReBCO超导带材失超传播特性研究

高性能高温超导带材在大型超导磁体装置上的应用已成为一种趋势,由于存在失超传播速度缓慢、失超检测信号微弱等不足,对失超保护设计提出很大挑战。本文基于液氮浸泡式双保护层的高性能ReBCO带材失超传播特性,采用一维热平衡方程建立失超传播速度的数学模型,通过增加失超源,检测热点温度与电压信号,探究液氮浴环境下的ReBCO带材在传输电流等不同参数下失超传播速度和最小失超能量的变化规律。结果显示:相同条件下,高温超导带材的失超传播速度与传输电流成正相关,最小失超能量与传输电流成负相关,且相比无保护层的普通高温超导带材,具有双保护层的高性能ReBCO临界电流和触发裕度均有提升。     

局部磁场对高温超导带材失超传播特性的影响

本文主要针对YBCO和Bi2223两种高温超导带材,在液氮温区下,测量了局部磁场影响下YBCO和Bi2223的最小失超能(MQE)和失超传播速度(NZPV).根据测量结果,分析了不同强度磁场对两种高温超导带材的最小失超能和失超传播速度随归一化传输电流的变化关系.结果表明,两种高温超导带材的最小失超能都会随着局部磁场的增加而减小;两种高温超导带材的失超传播速度都会随着局部磁场的增加而增加.     

高温超导带材不同焊接接头长度对失超传播特性影响实验研究

本文针对目前典型的Bi2223和YBCO高温超导带材,在液氮温区下,测量了不同焊接接头长度对接头处的最小失超能(MQE)和失超传播速度(NZPV);分析了同种带材不同接头长度失超传播速度和最小失超能随归一化传输电流的变化关系以及不同带材相同接头下的变化关系.结果表明,不同接头长度对最小失超能的影响并不大,而随着焊接接头长度的增加,失超传播速度会逐渐减小.     

纳米Pr6O11粉末掺杂MgB2超导电性研究

本文采用固相反应法制备了一系列纳米Pr6O11掺杂的MgB2超导块材,掺杂量分别为0,1,3,5,10wt.%.X射线衍射结果表明:随着Pr6O11掺杂量的增加,MgB2的晶格常数也逐渐增大,也就是说Pr原子部分替代了MgB2晶格中的Mg原子.磁测量结果显示,Pr6O11的掺杂对MgB2的超导转变温度(Tc)有很小的抑制.在低含量Pr6O11掺杂(1wt.%)时,MgB2的临界电流密度(Jc)和不可逆场(Hirr)均有明显的提高,但进一步提高Pr6O11的掺杂量时,会损害MgB2在高场下的性能.文中同时也讨论了Pr6O11掺杂影响MgB2的Tc和Jc性能的机理.     

高温超导Bi2212 圆线材的热失超行为研究

为了及时的发现和保护超导体在失超过程中由于局部温度的突然升高而导致的材料的不可逆破坏行为,对于超导材料的失超行为深入地研究和定量地分析是必要的. 本文结合电场方程和热平衡方程, 建立了能够描述失超行为的热-电耦合方程, 并构建了能够表征多芯 Bi2212 圆线材结构的三维模型, 同时基于有限单元法进行数值计算, 研究其失超 行 为. 通过对比实验与研究结果验证模型的准确性和有效性, 继而研究了正常区传播速度(NZPV) 和最小失超能( MQE) 与运输电流之间的关系, 并给出了热失超过程中电流重分布过程.     

CR超导二极铁导线的3D有限元失超模拟

利用FEM软件ANSYS对德国GSI的FAIR项目的超导二极铁的超导线进行了失超模拟. 该模拟形象地给出导线的失超过程, 通过APDL编程可以得到失超传播速度, 失超时导体的端电压随时间的变化. 文章还进一步研究了导线的最小失超传播区域MPZ, 失超段初始温度和电流对失超传播速度的影响.     

Superconductivity in dense MgB2 wires

MgB2 becomes superconducting just below 40 K. Whereas porous polycrystalline samples of MgB2 can be synthesized from boron powders, in this Letter we demonstrate that dense wires of MgB2 can be prepared by exposing boron filaments to Mg vapor. The resulting wires have a diameter of 160 microm, are better than 80% dense, and manifest the full chi = -1/4pi shielding in the superconducting state. Temperature-dependent resistivity measurements indicate that MgB2 is a highly conducting metal in the normal state with rho(40 K) = 0.38 microOmega cm. By using this value, an electronic mean-free path, l approximately 600 A can be estimated, indicating that MgB2 wires are well within the clean limit. Tc, Hc2(T), and Jc data indicate that MgB2 manifests comparable or better superconducting properties in dense wire form than it manifests as a sintered pellet.     

一维热传播模型下高温超导带的失超特性研究

对Bi-2223/Ag高温超导带材的失超传播特性进行了研究。测量了Bi-2223/Ag带材在有绝缘材料包裹和液氮浸泡环境下的电压变化曲线,同时利用一维热流方程模型,模拟出超导体失超传播过程中由超导态过渡到正常态的温度变化行为,同时还对传输电流和触发能量对失超传播速度的影响进行了实验研究。这些工作对高温超导磁体及电力系统的应用有着重要的参考价值。     

低温／高温复合超导体的热稳定性的数值模拟研究

本文提出了一种高温超导体与低温超导体直接复合成混杂结构的复合超导体的导体模型.针对NbTi/Bi2223复合超导体的热稳定性进行了初步的理论模拟研究,结果表明低温/高温复合超导体的最小失超能远大于低温超导体,失超传播速度介于纯低温超导体和高温超导体之间,对于超导磁体的热稳定和保护具有重要参考价值.     

托卡马克等离子体电流猝灭特征行为分析

对托卡马克装置内壁产生巨大电磁力是等离子体破裂重要和直接的影响, 这会对装置的安全运行造成巨大威胁. 等离子体破裂期间电流猝灭率不仅与真空室内第一壁的负载设计有关, 并且与装置重大部件的设计也相关. 本文选用100%-40%区间统计研究等离子体破裂现象. 分析结果表明: 100%-40%区间统计下HL-2A上最小电流猝灭时间为0.7 ms, 对应的最小面积归一化电流淬灭时间为1.4 ms m-2. 瞬时最大电流猝灭率与平均电流猝灭率的比值大部分都大于1.     

Comparison of 1D, 2D and 3D quench onset simulations

Measured and simulated minimum quench energies (MQE) for short samples are doubtful when estimating disturbance tolerance of an impregnated superconducting magnet. If measurements are performed at liquid cryogen, the cooling provided by the cryogen causes MQE to be high. At a conduction-cooled system, the transverse heat conduction is neglected causing low MQE. Even though these conditions can be artificially brought closer to the ones in an impregnated magnet, it is difficult to estimate by short-sample measurement the MQE of a superconducting coil. These similar difficulties are present at simulations. On the other hand, 1D and 2D measurements and simulations can be used, e.g., to compare wires or consider effect of insulation layer thickness, but according to the results only in a rough quantitative way. In this paper, we compare MQE and normal zone propagation velocity simulations of an MgB₂ wire with 1D, 2D and 3D finite element method models to focus on the different results given by the models employing different dimensions.