?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Полтора года уже пишу про невероятные сверхпроводящие магниты ИТЭР, которые намного превосходят любые другие в мире по запасаемой энергии, по силе тока единичного проводника и общей. Но прогресс не стоит на месте, и в этой же технологии (низкотемпературных сверхпроводников) итальянская ENEA демонстрирует проводник с параметрами круче ИТЭРовских.

Образец прямоугольного сверхпроводящего кабеля сечением 39х80 в толстой стальной оболочке (эта технология называется Cable-in-Conduit Conductor (CICC) ) был испытан в Швейцарии на работоспособность при токе в 82 килоампера в поле 13Т и при критической температуре 7К, что прилично превышает предыдущие рекорды. Как и в ИТЭР проводник набран из отдельных высокотехнологический проволочек-стрендов диаметром ~1 мм, представляющиъ собой филаменты сверхпроводника NbSn3 в медной матрице. 1080 таких стрендов вместе с чисто медными проволочками (нужных для улучшения продольной теплопроводности и снятия тока в случае потери сверхпроводящего состояния) и трубками для текущего сверхкритического гелия обжимается в толстую стальную оболочку, принимающую чудовщные электромагнитные силы, возникающие в подобных магнитах.


Этот кабель весьма напоминает кабель центрального соленоида ИТЭР



Только больше - сечение 39х80=3120 мм^2 против 49x49=2401 мм^2 у ИТЭРовского. Последний работает при таком же максимальном поле, как и опытный образец, но имеет максимальный ток в 46 кА. При этом плотность тока у нового варианта выросла с 19 А/мм^2 до 26,3 А/мм^2 при большем запасе до температуры потери сверхпроводимости.
В новой конструкции этого удалось добиться путем улучшения охлаждения и применения более совершенных стрэндов.



Интересно, что все это делается не из любви к искусству, а в рамках НИОКР магнитной системы DEMO - тех самых опытных термоядерных электростанций, которые должны когда-то вырасти из наработок ИТЭР и стать основой для коммерческих термоядерных электростанций.


Сечение катушки тороидального поля прорабатываемой модели. Испытанные кабели тут оранжевые, а желтые - более простые и дешевые NbTi  проводники. В целом конструкция получается проще и мощнее, чем у ITER.




Одна из модель DEMO, прорабатываемая в германском KIT.

Comments

bmpt
May. 30th, 2016 06:14 am (UTC)
 0[yؚF+JPc Ӳ3˲@9&/ ]<9kVPqRM6r/d
токамаках?

Edited at 2016-05-30 06:15 am (UTC)
tnenergy
May. 30th, 2016 06:56 am (UTC)
Re: В генераторах эти наработки используются? или тольк
Смотря насколько широко брать "эти наработки". Конкретно CICC сверхпроводящие кабели пока только в научной технике - ускорителях и токамаках, но в принципе все развитие сверхпроводников вышло именно из нужд ученых.

Более менее широко сверхпроводники сейчас используются в ЯМР-томографах и в ограничителях тока. Сверхпроводящие генераторы возможно тоже более-менее массово появятся на ветряках ближайшее десятилетие.

Для всех этих прикладных задач нужно хорошее понимание как оптимизировать сверхпроводник и криосистему в ту или иную сторону, т.е. опыт всех этих ребят, что занимаются магнитами токамаков/ускорителей.
john_f_nash
May. 30th, 2016 07:02 am (UTC)

Ну так в коммерческих системах скорее можно ожидать высокотемпературнын сверхпроводники...

tnenergy
May. 30th, 2016 07:42 am (UTC)
Зависит от задачи. В некоторых областях НТСП до сих пор лучше или более изучены.
zel_dol
May. 30th, 2016 09:50 am (UTC)
можно ожидать высокотемпературнын сверхпроводники...
Насколько мне известно, в США есть кабель, охлаждаемый жидким азотом.
Передает гораздо большую мощность, чем обычные кабели по дорогой земле, поэтому такое решение было оправдано.
b_my
May. 30th, 2016 10:24 am (UTC)
Re: можно ожидать высокотемпературнын сверхпроводники.
В США, Германии, Японии, Китае. В России делают в Питере и собираются в Москве.
nick_55
May. 30th, 2016 11:59 am (UTC)
У коих критическое поле при азотной температуре очень низкое. При гелии - пожалуйста, только проблемы со стабильностью никуда не денутся.
john_f_nash
May. 30th, 2016 03:21 pm (UTC)
Все нужно считать... Лить гелий ведрами тоже не всегда получается.
nick_55
May. 30th, 2016 03:41 pm (UTC)
Для надежного обеспечения работы таких магнитов, о коих рассказывает хозяин журнала, лить гелий придется не "ведрами", а цистернами ЦТГ, то есть иметь рефрижераторы с соотв. производительностью.
Что же касается ВТСП что 1-го, что 2-го поколения, то у них при азоте: 1) Вс в самом лучшем случае - это 1 тесла; 2) Скорость распространения нормальной зоны - доли миллиметра в секунду, при том что у обычных ниобий-титановых проводов она может быть десятки, сотни и даже километры в секунду. То есть, при локальном переходе, который ниобий-титан и не почувствует, ВТСП ленту режет, как ножом, что мы и наблюдаем в экспериментах.
Отсюда простейший вывод - основная сфера применения ВТСП лент при азоте - это кабели для межсистемных связей, причем такие,в которых поля прямого и обратного тока вычитаются, а сами слои из лент - секционируются. Все остальное, о чем мы слышим громкие декларации, требует крайне осторожного отношения и тщательной проверки.
При гелии можно делать ВТСП вставки в НТСП магниты и получать поля в 30-40 тесла. Но это пока небольшие исследовательские магниты, а о том, чтобы сделать целиком из ВТСП нечто вроде МС ИТЭР, говорить пока рано.
Более того, проблемы с распространением НЗ в ВТСП и при гелии никуда не деваются, о чем свидетельствует, например, написанный примерно год назад пост хозяина журнала о такой ВТСП вставке, где нормальную зону создают искусственно - несколькими десятками нагревателей, расположенных по всему объему обмотки. Надо полагать, он не откажется дать Вам ссылку.
b_my
May. 30th, 2016 10:40 am (UTC)
Re: В генераторах эти наработки используются? или тольк

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

October 2018
S M T W T F S
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031   
Powered by LiveJournal.com