Стабильность низкотемпературных сверхпроводниковых магнитов и разработка методов ее повышения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Круглов, Сергей Леонидович

• Круглов, Сергей Леонидович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Круглов, Сергей Леонидович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор

ГЛАВА 2. Исследование влияния динамики магнитного потока на стабильность низкотемпературных сверхпроводников

2.1. Исследование электрофизических особенностей сверхпроводящего геликоида с плоскими витками как образца массивного

сверхпроводника для исследований

2.2 Исследование криостатической стабильности массивного NbTi сверхпроводника (геликоида) в зависимости от динамики магнитного потока, «географии» и «геометрии» тепловых возмущений

2.3. Исследование термомагнитной стабильности композитных сверхпроводников на основе Nb-Ti и Nb3Sn: экспериментальная проверка теории без подгоночных параметров

2.4. Основные результаты экспериментов по исследованию термомагнитной стабильности сверхпроводниковых геликоидов с плоскими витками на основе NbTi и Nb3Sn, как массивных композитных сверхпроводников во внешнем, изменяющемся с. постоянной скоростью магнитном поле

ГЛАВА 3. Исследование влияния условий охлаждения (в том числе сверхтекучим гелием) на стабильность композитных сверхпроводников

3.1. Короткий образец с импульсным нагревателем

3.2. Исследование тренировки и деградации модельной

сверхпроводящей обмотки в зависимости от условий охлаждения

3.3. Влияние охлаждения Не-И на термомагнитную стабильность сверхпроводников

3.4.Выводы к главе 3

ГЛАВА 4. Исследование повышения стабильности низкотемпературных сверхпроводниковых магнитов за счёт их внешнего легирования высокотеплоёмкими добавками

4.1. Исследование стабильности NbTi сверхпроводниковых плотных обмоток с внешним легированием ВД Gd202S

4.2. Влияние продолжительности возмущения на эффективность

метода внешнего легирования ВД

4.3. Влияние внешнего легирования ВД на термомагнитную стабильность NbTi сверхпроводников в составе плотных обмоток

4.4. Влияние внешнего легирования ВД на тренировку NbTi соленоидов высоким уровнем механических напряжений на примере овальных обмоток из резерфордовского кабеля (ВД HoCu2, СеСи6) и круглых модельных обмоток из одиночного композитного проводника

(ВД Gd202S)

4.5. Влияние внешнего легирования ВД на максимально допустимые скорости ввода/вывода тока в овальных NbTi обмотках из Резерфордовского кабеля

4.6. Выводы к главе 4

ГЛАВА 5. Исследование повышения стабильности комбинированных (составных)

сверхпроводников посредством их «промежуточного» легирования

5.1. Свойства комбинированных №>Т1 сверхпроводников, содержащих медные провода с 1/19 жилами ВД (СеА12, СеСи6, РгВ6, НоСи2, 0с12028)

5.2. Эксперименты по измерению критических энергий возмущений

для комбинированных МЛл сверхпроводников с различными ВД

5.3 Анализ экспериментальных данных, полученных в опытах по определению стабильности комбинированных МэН сверхпроводников с различными ВД

5.4. Влияние «промежуточного» и внешнего легирования на термомагнитную устойчивость комбинированных №>И

сверхпроводников

5.5.Выводы к главе 5

ГЛАВА 6. Исследование повышения стабильности композитных

сверхпроводников посредством их внутреннего легирования высокотеплоемкими

добавками

6.1. Свойства №>Т1 и №>38п проводников «ИТЭРовского» типа с внутренним легированием ВД 0ё2028 и РгВ6

6.2. Сравнительное исследование стабильности сверхпроводников «ИТЭРовского» типа с внутренним легированием ВД

6.3. Исследование устойчивости сверхпроводников «ИТЭРовского»

типа с внутренним легированием ВД к скачкам магнитного потока

6.4. Сравнительное исследование стабильности модельных магнитов, намотанных из ЫЬТ1 сверхпроводников томографического типа с внутренним легированием ВД 0(1203

6.5. Выводы к главе 6

ГЛАВА 7. Конструкция узла соединения (спая) №>Т1 проводников типа «кабель в оболочке» и исследование влияния вида покрытия единичных проводов и внутренней структуры кабеля на стабильность

7.1. Разработка, изготовление и испытание узла соединения отдельных кусков 1ЧЬ-Т1 «кабеля-в-оболочке» для индийского токамака 88Т-1 и эксперименты по определению удельного поперечного электрического

сопротивления его внутренней структуры

7.2 Сравнительное экспериментальное исследование стабильности шести образцов субкабелей типа «кабель-в-оболочке» разных конструкций с различным покрытием единичных проводов

7.2.1. Образцы и методика измерений

7.2.2. Результаты экспериментов

7.3 Выводы к главе 7

ГЛАВА 8. Сверхпроводящий трансформатор (техническое приложение)

8.1 Разработка и создание сверхпроводящего трансформатора на 50 кА

8.2. Выводы к главе 8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Стабильность низкотемпературных сверхпроводниковых магнитов и разработка методов ее повышения»

ВВЕДЕНИЕ

Все более широкое использование сверхпроводящих магнитов (СМ) в науке, технике и медицине сопровождается тенденцией к постоянному росту их размеров и эксплуатационных характеристик - конструктивной плотности тока и индукции магнитного поля в рабочем объеме. Из-за сил Ампера это приводит также к увеличению в СМ пондеромоторных механических напряжений проводника (>10 МПа), ответственных за термомеханические неустойчивости в обмотках. Эти неустойчивости представляют собой локальные скачкообразные пластические деформации, при которых часть упругой энергии, запасаемой в деформированном проводнике и окружающем его изолирующем и связывающем витки материале, выделяется в виде тепла, иногда достаточного, для зарождения и распространения по обмотке СМ нормальной зоны. Обмотка после таких переходов в нормальное состояние упрочняется, повышая предел упругости, и следующий акт такой деформации происходит при большем токе, что является причиной тренировки СМ.

Когда жесткость обмотки достигает предела (все механически «слабые места» выбраны и тренировка насыщается), а транспортный ток все еще меньше либо расчетного значения (определяемого из ограничения механического напряжения проводника), либо тока короткого образца в максимальном магнитном поле, мы имеем дело с деградацией токонесущей способности СМ. Основная задача разработчиков СМ - избавиться от деградации и, по возможности, от тренировки. Одним из способов ее решения является увеличение уровня криостатической стабильности проводника -устойчивости к тепловым возмущениям. Криостатическая стабильность зависит от электро и тепло-физических свойств сверхпроводника, условий охлаждения, скоростей изменения собственного и внешнего магнитных полей в динамических режимах ввода/вывода тока или внешнего магнитного возмущения.

Переход от адиабатических условий в плотных обмотках СМ к непосредственному охлаждению проводника значительно повышает их

стабильность При этом важно знать, насколько это повышение зависит от фазового состояния хладагента, включая насыщенный и недогретый (при давлении 1 атм) сверхтекучий гелий. Для СМ непосредственное охлаждение проводника означает введение в обмотку каналов для хладагента, что приводит к снижению конструктивной плотности тока, механической и электрической прочности. Альтернативой может стать усовершенствованный метод энтальпийной стабилизации, при котором либо в проводник, либо в межвитковый компаунд, либо в изоляцию вносят несколько объемных % высокотеплоёмких добавок (ВД) - соединений из редкоземельных металлов (например, НоСи2, РгВ6, Сс12028, 0ё203 и др.) теплоемкость которых в интервале температур (4-10) К на 2-3 порядка превосходит теплоемкость конструкционных материалов СМ. Необходимо количественно сравнить эти два метода повышения стабильности СМ.

Другой проблемой надежности работы СМ в динамических режимах является термомагнитная стабильность проводника - устойчивость к скачкам магнитного потока. Существующие критерии динамической стабильности при наличии непосредственного охлаждения сверхпроводника жидким гелием, крайне необходимые для оценок работы СМ в динамических режимах, всегда проверялись с помощью подгоночного параметра - коэффициента теплоотдачи. В силу зависимости этой величины от теплового потока в хладагент, который может существенно меняться в процессе эксперимента, ценность таких оценок снижается.

Особый вид сверхпроводящего токонесущего элемента -комбинированный сверхпроводник типа «кабель-в-оболочке» (КВО). Иногда нужно различить по уровню стабильности одинаковые по составу, но различные по внутренней структуре образцы КВО для выбора под конкретный СМ, в частности, для обмоток токамака. Поэтому существует потребность в разработке простой экспериментальной методики, позволяющей выделить такие различия.

Важной задачей, связанной с КВО, является разработка оптимальной

конструкции низкоомного (< 10 нОМ) стабильного узла соединения отдельных кусков КВО для токамаков, способного работать в переменном режиме.

При создании новых токамаков из сильноточных КВО необходимо проведение их предварительных испытаний на критические токи, устойчивость к электромагнитным нагружениям и к импульсным магнитным полям, имитирующим срывы тока плазмы. Возникает потребность в источнике питания в виде стабильного быстродействующего сверхпроводникового трансформатора постоянного тока (I > 50 kA, dl/dt > 75 кА/с ).

Цель работы:

Основной целью являлось повышение надёжности работы низкотемпературных сверхпроводниковых магнитов (СМ) для высокотехнологичных областей современной науки и техники.

Важной целью работы являлась разработка эффективного способа повышения стабильности СМ с использованием усовершенствованного метода энтальпийной стабилизации при помощи внесения в их состав небольших количеств (несколько объемных %) высокотеплоемких добавок (ВД) -соединений редкоземельных металлов с экстремально высокой теплоемкостью при низких температурах. Для этого необходимо было проведение комплексного экспериментального и расчётного исследований различных факторов криостатической (устойчивость к сильным тепловым возмущениям) и термомагнитной (устойчивость к скачкам магнитного потока) стабильности нескольких типов сверхпроводников на основе Nb-Ti и Nb3Sn и модельных СМ, для того чтобы сопоставить различные способы повышения стабильности: посредством ВД и с применением прямого охлаждения при разных фазовых состояниях хладагента.

Целью работы также являлось обеспечение, на основе полученных экспериментальных и расчётных данных, необходимого уровня

стабильности для работы в переменных режимах сильноточного (45 кА) узла соединения отдельных кусков КВО из Nb-Ti для токамаков и быстродействующего сверхпроводящего трансформатора постоянного тока (I = 50 kA, dl/dt = 75 кА/с ), разработанных автором в рамках международных программ по созданию новых токамаков.

Основные задачи:

¡.Разработка методики исследования стабильности с помощью специально созданной конструкции СМ - геликоида с плоскими витками, каждый из которых состоит из множества механически и гальванически соединённых параллельных композитных сверхпроводников на основе NbTi и NbsSn, и фактически является массивным сверхпроводником.

2. Разработка экспериментальных методик и исследование влияния условий охлаждения на стабильность низкотемпературных сверхпроводников и СМ на их основе в т.ч.:

2.1 Исследование влияния различных фазовых состояний хладагента (насыщенный Не-I при 4,2 К, насыщенный и недогретый Не-11 при 2,05 К) на устойчивость к тепловым возмущениям короткого образца NbTi композитного сверхпроводника с импульсным нагревателем;

2.2 Исследование влияние различных фазовых состояний хладагента (от газообразного Не и Не I при 4,2 К до недогретого (Р=1 атм) Не II при 1,9 К) на тренировку и деградацию однослойной модельной NbTi обмотки во внешнем магнитном поле.

3. Разработка и исследование метода энтальпийной стабилизации низкотемпературных сверхпроводниковых магнитов с помощью ВД.

3.1 Разработка экспериментальных методик исследования термомагнитной и криостатической стабильности коротких образцов и модельных соленоидов на основе NbTi и Nb3Sn композитных сверхпроводников и кабелей, в состав которых ВД вносятся по одной из Зх разработанных технологий:

- внешнее легирование - ВД вносится в межвитковое пространство СМ из одиночного сверхпроводника или под внешнюю электрическую изоляцию кабеля Резерфордовского типа;

- «промежуточное» легирование - ВД вводится внутрь медного проводника по ампульной технологии, а он сам - в состав комбинированного сверхпроводника методом пайки;

- внутреннее легирование — введение высокотеплоемких жил непосредственно в композитный сверхпроводник.

3.2. Сравнение различных способов легирования сверхпроводников по эффективности влияния на стабильность.

3.3. Прямое сравнение положительного эффекта от использования высокотеплоемких добавок с непосредственным охлаждением проводника жидким гелием.

3.4. Определение областей предпочтительного применения каждой технологии внесения добавок.

4. Исследование стабильности NbTi проводников типа «кабель-в-оболочке» для магнитных систем первого индийского токамака «SST-1» и первого китайского токамака «EAST».

4.1. Разработка оригинальной конструкции низкоомного узла соединения проводников «SST-1».

4.2. Разработка экспериментальных методик сравнительного исследования стабильности проводников «EAST» в зависимости от: вида покрытия единичных NbTi и медных проводов; распределения стабилизирующей меди по сечению кабеля.

5. Разработка, создание и испытание быстродействующего сверхпроводящего трансформатора на 50 кА при скорости запитки 75 кА/с с возможностью достижения 100 кА при скорости 10 кА/с в рамках программы по созданию первого южнокорейского токамака «KSTAR» (техническое приложение).

Основные положения, вносимые на защиту:

1. Методика исследования стабильности модельного СМ - геликоида с плоскими витками, состоящими из множества расположенных в ряд, гальванически и механически связанных отдельных композитных сверхпроводников, который фактически является массивным сверхпроводником, и полученные с помощью нее результаты:

- аномально сильная зависимость криостатической стабильности геликоида из Nb-Ti от динамики магнитного потока в его сечении при вводе в него тока/поля и после его остановки;

- обнаружение уникального явления обратной динамики магнитного потока (восстановления первоначального распределения тока и поля по сечению) после «ограниченного» скачка магнитного потока в малом объеме (~ 4%), связанного с тепловой неоднородностью охлаждаемого сверхтекучим гелием геликоида из Nb-Ti;

- влияние на криостатическую стабильность геликоида из Nb-Ti «географии» (места положения) и «геометрии» (пространственного размера) возмущений;

- экспериментальное определение величины «критического» теплового потока в жидкий гелий в моменты скачков магнитного потока в геликоиде из Nb-Ti q = (150 ± 10) Вт/м2;

- проверка теории термомагнитной стабильности охлаждаемых сверхпроводников на сверхпроводниковых геликоидах из Nb-Ti и Nb3Sn, как массивных сверхпроводниках, без подгоночных параметров.

2. Результаты исследования влияния фазового состояния хладагента (от газообразного Не и He-I при Т = 4,2 К до Не-Н, насыщенного и недогретого (Р = 1 атм при Т = 1,9 К) на стабильность по двум принципиально различным методикам: слабое влияние охлаждения Не-Н по сравнению с Не-I на стабильность в области транспортных токов, близких к критическому

(i = 0,7 4-0,9) и сильное влияние в области, близкой к стационарной стабильности (i - 0,3 -н 0,5 ).

3. Значительное увеличение стабильности низкотемпературных СМ с помощью разработанных различных методов их легирования ВД:

- внешнего легирования, при котором несколько объемных % мелкодисперсного порошка ВД вносят в межвитковый компаунд СМ;

- промежуточного легирования, когда ВД методом «порошок-в-трубе» вносят в медный проводник, который затем вводят в состав комбинированного сверхпроводника, например, спаивают с композитным сверхпроводником;

- внутреннего легирования, при котором жилы ВД по ампульной технологии вносятся непосредственно в состав композитного сверхпроводника.

4. Простые и эффективные конструкция и технология изготовления спая NbTi проводника типа «кабель-в-оболочке» для первого индийского токамака SST-1 (в поле В = 1,5 Тл, при токе 45 кА, сопротивление 4 нОм).

5. Результаты сравнительного исследования стабильности шести образцов NbTi субкабелей с различным покрытием единичных проводов и разным распределением стабилизирующей меди по сечению для выбора лучшего варианта проводника типа «кабель-в-оболочке» для магнитной системы первого китайского токамака EAST.

6. Конструкция, технология изготовления и результаты испытаний сверхпроводящего трансформатора на 50 кА (результат достигнут при скорости запитки 75 к А/с) с возможностью достижения 100 кА при снижении скорости запитки до 10 кА/с (Техническое приложение).

Научная новизна:

1. Впервые на специально разработанной конструкции СМ - геликоида с плоскими витками, состоящими из множества расположенных в ряд

гальванически и механически связанных одиночных композитных Nb-Ti проводников обнаружены интересные физические эффекты:

- аномально сильная зависимость криостатической стабильности от динамики магнитного потока (перераспределение тока и поля в поперечном сечении проводника в процессе ввода тока/поля и после его остановки);

- уникальное явление обратной динамики магнитного потока (восстановление первоначального распределения тока и поля по сечению) после ограниченного скачка магнитного потока на тепловой неоднородности (~4% по объему) в геликоиде, охлаждаемом сверхтекучим гелием при Т = 2,13 К;

- влияние на криостатическую стабильность «географии» (места приложения) и «геометрии» (пространственного размера) возмущений.

2. Впервые без обычного для такой процедуры подгоночного параметра экспериментально проверена теория термомагнитной стабильности на охлаждаемых Nb-Ti и Nb3Sn геликоидах (в том числе и в Не-П).

3. Впервые с использованием двух принципиально различных экспериментальных методик обнаружено и объяснено практическое отсутствие влияния охлаждения Не-П по сравнению с He-I на криостатическую стабильность в наиболее востребованной для практики области транспортных токов близкой к критическому (i = I/Ic= 0,7-Ю,9).

4. Впервые в сверхпроводниках типа «кабель-в-оболочке» (КВО) обнаружены скачки магнитного потока во внешнем возрастающем магнитном поле при нулевом транспортном токе.

5. Впервые предложена конструкция и способ изготовления низкоомного (4нОм) узла соединения (спая) отдельных кусков сильноточного (45кА) комбинированного сверхпроводника типа КВО из Nb-Ti, основанные на постепенном снижении температуры плавления припоя на каждой стадии изготовления.

и

6. Впервые (по быстродействию) разработан, изготовлен и успешно испытан стабильный быстродействующий сверхпроводящий трансформатор постоянного тока на 50 кА со скоростью ввода в нагрузку 75 кА/с.

7. Впервые проведено комплексное экспериментальное исследование повышения стабильности низкотемпературных СМ с помощью различных методов легирования их ВД на разных типах модельных СМ и сверхпроводников на основе М>-7г и М>35и (одножильных, многожильных, Резерфордовских кабелей). Показано, что по эффективности повышения стабильности эти методы сравнимы с непосредственным охлаждением жидким гелием.

Таким образом, в диссертации в результате комплексного экспериментального и расчётного исследований решена крупная научная проблема значительного повышения надежности работы низкотемпературных сверхпроводниковых магнитов на основе повышения стабильности с помощью различных методов их легирования высокотеплоемкими добавками и создания нового класса низкотемпературных композитных сверхпроводников-

теплостабилизированных.

Научная и практическая ценность.

Проведенные исследования развивают существующие представления макроскопической электродинамики о разрушении сверхпроводящего состояния из-за взаимодействия тепловой и магнитной неустойчивостей, в частности, экспериментально проверен критерий устойчивости к скачкам магнитного потока на сверхпроводниковом геликоиде с плоскими витками без введения в расчеты коэффициента теплоотдачи в качестве подгоночного параметра.

Модельные эксперименты с применением двух принципиально различных методик продемонстрировали ограниченную способность

поглощения тепловых возмущений сверхпроводника сверхтекучим гелием в качестве хладагента.

Результаты экспериментальных и расчетных исследований влияния ВД, внесенных в СМ, на их устойчивость к тепловым и электромагнитным возмущениям имеют большое практическое значение. В частности метод внешнего легирования СМ небольшими количествами ВД используется в Институте Ядерной Физики СО РАН имени Г.И. Будкера (г. Новосибирск) при создании многополюсных сверхпроводниковых вигглеров для международных центров синхротронного излучения. Увеличение на порядок теплоемкости обмотки, достигаемое за счет введения в ее состав нескольких об. % веществ, теплоемкость которых в интервале температур (4-10 К) на 2-3 порядка превосходит теплоемкость обычных материалов СМ, значительно повышает надежность работы устройств в режиме инжекции электронов на максимальной энергии, предотвращая переходы СМ в нормальное состояние при попадании в них заряженных частиц и нейтронов. Метод внешнего легирования СМ ВД использован в Объединенном Институте Ядерных Исследований (г. Дубна) при изготовлении экспериментального дипольного магнита с переменным режимом работы до 8 Тл/с в рамках работ по созданию российского коллайдера тяжелых ионов NICA (Nuclotron based Ion Collider fAcility).

Экспериментальное и расчетное исследования значительного повышения стабильности композитных сверхпроводников с внутренним легированием их ВД привело к появлению нового класса теплостабилизированных сверхпроводников (приоритет подтвержден четырьмя патентами РФ).

Повышенная термомагнитная стабильность теплостабилизированных сверхпроводников (по критерию «адиабатической стабильности» на 70%) может решить проблему коллективных скачков магнитного потока в NbsSn проводниках с высокой критической плотностью тока для модернизации магнитов Большого Адронного Коллайдера.

Теплостабилизированные сверхпроводники томографического типа с внутренним легированием ВД при использовании в СМ магниторезонансных томографов могут сократить и даже устранить дорогостоящий процесс тренировки при их вводе в эксплуатацию.

Разработанная простая и эффективная конструкция стабильного низкоомного узла соединения (спая) Nb-Ti проводников типа КВО с сопротивлением 4 нОм при токе 45 кА и поле В = 1,5 Тл, способного к работе в

переменном режиме с dB/dt = 0,3 Тл/с, применена в первом индийском токамаке «SST-1».

В рамках работ по созданию первого корейского токамака «KSTAR» автором сконструирован, при его определяющем участии изготовлен и испытан стабильный быстродействующий сверхпроводящий трансформатор на 50 кА (dl/dt = 75 кА/с) с возможностью достижения 100 кА при снижении скорости ввода тока до 10 к А/с.

Личный вклад автора

Все результаты, представленные для защиты диссертации, получены автором лично или с его определяющим участием.

В работе [13, список работ по теме диссертации] автором получены экспериментальные результаты, которые сравниваются с расчётом, полученным соавтором Романовским В.Р. (Глава 2).

В работах [17,18] по созданию сверхпроводящего трансформатора на 50 кА (Глава 8) автором была использована первичная обмотка из проекта сверхпроводникового магнита на 0,5 МДж для накопления и передачи энергии, сконструированная соавторами Кейлиным В.Е. и Суриным М.И.

В работах [34,36] автор разработал методику комплексного экспериментального исследования стабильности образцов композитных сверхпроводников (Глава 6), изготовленных по методу внутреннего легирования высокотеплоёмкими добавками во ВНИИНМ им. A.A. Бочвара по инициативе НИЦ «Курчатовский институт», а в патентах [33, 39] авторская методика исследования стабильности использовалась для доказательства положительного эффекта.

Апробация работы:

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

• Международных конференциях по криогенной технике и криогенным материалам (ICEC, ICMC): 1980г. (Генуя, Италия), 1988г. (Саутгемптон, Великобритания), 1990г. (Пекин, Китай), 2004г. (Пекин, Китай),

• 2007 г. (Читтануга, США), (признан лучшим докладом на конференции).

• Конференциях США по прикладной сверхпроводимости (ASC): 1998г. (Дезерт Спрингс), 2000г. (Вирджиния Бич), 2002г. (Хьюстон), 2004г. (Джексонвилль), 2006г. (Сиэтл).

• Международных" конференциях по магнитной технологии (МТ): 2001 (Генуя, Италия), 2005 (Женева, Швейцария) гг.

• Всесоюзном семинаре по технической сверхпроводимости в ИАЭ, 1981 г.

• 2-й Всесоюзной конференции по техническому использованию сверхпроводимости (Ленинград), 1983 г.

• Семинарах НИЦ «Курчатовский институт» 2007 -^2011 гг.

• 4-й Всероссийской конференции по наноматериалам (Москва), 2011г.

• 1-й Национальной конференции по прикладной сверхпроводимости (Москва), 2011 г.

Публикации:

Результаты исследований, изложенных в диссертации, опубликованы в 40 работах (20 из которых - в изданиях, рекомендуемых ВАК, и 5 патентов РФ).

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка литературы и списка патентов РФ (приложение 1). Общий объём диссертации составляет 287 страниц, включая 132 рисунка, 44 таблицы и списка литературы из 114 наименований.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Разрушение сверхпроводящего состояния в проводнике с транспортным током может быть инициировано тепловым возмущением с энергией больше критической и происходит вследствие распространения вдоль образца нормальной зоны из-за ее разогрева посредством джоулевой генерации тепла. В обмотках сверхпроводящих магнитов (СМ) за счет пондеромоторных сил (сил Ампера), действующих на витки, в проводниках могут возникать весьма высокие механические напряжения (>100 МПа). Этим обусловлена вероятность появления различного рода кратковременных локальных тепловыделений в обмотке, действующих на проводник и называемых механотермическими возмущениями. К таким возмущениям относятся, например, трение на поверхности раздела между проводником и не проводником или между непроводниками при их относительном проскальзывании; растрескивание и разрывы материала, связующего витки.

Прошло 27 лет между первой формулировкой понятия «энергетического спектра возмущений», возникающих в обмотках СМ (1978г. \Vipf [1]) и подобным спектром (рис.1.1), предложенным в 2005г. (Ушаза [2]). В частности, область механических возмущений появилась в результате блестящих экспериментальных работ по непосредственному их исследованию. Приведу примеры наиболее ярких работ, выполненных в этом направлении.

В работе [3] исследовалось поведение скольжения различных пар металл-изолятор, чтобы найти комбинации, исключающие или уменьшающие быстрое проскальзывание, приводящее к большому локальному перегреву. Оказалось, что наилучшими парами являются материалы с наиболее близкими механическими свойствами. Поэтому в отношении устойчивого скольжения пара металл-стеклотекстолит ведет себя существенно лучше, чем пара металл-тефлон или металл-полиэтилен.

со 100

0

^ 10

^

О. 1

ф

1

о

_0

о 0.1

0

1

I-

о

С 0.01

0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 1000

Время, мс

Рис. 1.1. Спектр возмущений в сверхпроводящей обмотке.

В работе [4] моделируется межвитковое трение, возможное в СМ. Измерены плотности диссипируемой энергии в одножильном ниобий-титановом проводе 0 0,33 мм при актах быстрого проскальзывания, которые составляли от 2,5 х102 Дж/мг до 106 Дж/м3, при оцененной критической плотности (нагрев до критической температуры) в 4х104 Дж/мъ.

В работах [5, 6, 7] исследовалась генерация тепла от трещин и разрывов в связующем материале. В первой из них исследовался процесс растрескивания на границе медь-эпоксидная смола при приложении к меди сдвигающей силы. Акты растрескивания фиксировались с помощью метода акустической эмиссии, а тепловыделение оценивалось по росту температуры меди, определяемому термопарой. Оказалось, что продолжительность образования трещин равна (12) мс. Показано, что тепловыделение от образования трещин составляет (1041,8x10А)Дж/мг . Этого вполне достаточно, чтобы перевести проводник в обмотке в нормальное состояние.

Также в работе [7] процесс растрескивания изучался при изгибе образцов из стеклопластика, эпоксидной смолы и образца, изготовленного как фрагмент

%

сверхпроводящей обмотки. Одновременно фиксировалась нагрузка, деформация и температура двух точек образца с помощью термопар. По температурному росту в моменты возникновения трещин оценены удельные тепловыделения. Они составили 7х104 Дж/мъ для стеклопластика и 3,5 х 104 Дж/м3 для композита обмотки.

Другое направление исследований стабильности основано на моделировании механотермических возмущений посредством точно дозируемых по времени, пространственному распределению и энергии тепловыделений. В рамках этого направления естественной является экспериментальная проверка различных теоретических моделей, описывающих стабильность.

В работах [8-10] сравниваются расчетные и измеренные критические энергии точечных возмущений для ниобий-титановых многожильных проводников в медной матрице. Для проводника в адиабатических условиях [9, 10] в пределах фактора 2 существует расхождение между теорией и экспериментом. Это расхождение не может быть объяснено ни неопределенностями счета, максимально оцененными в 10 %, ни погрешностями измерений, составляющими 5%. В этой же работе [9] экспериментальным путем показано существенное повышение стабильности (критических энергий) при переходе от неоднородного распределения тока в проводе к однородному. Независимо от шага твистирования сверхпроводящих жил в проводе при вводе тока или даже по прошествии не слишком больших времен после остановки ввода, ток течет в основном по поверхности провода.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Круглов, Сергей Леонидович, 2013 год

Список литературы.

1. Wipf S.L. // Los Alamos Sci. Lab. Report LA 1978,7275

2. Ywasa Y. Stability and protection of superconducting magnets // IEEE Trans. On Appl. Supercond. - A Discussion. 2005. Vol.25. N2. p. 1615-1620.

3. Kensley R., Ywasa Y. Frictional properties of metal-insulator surfaces at cryogenic temperatures. // Cryogenics. 1980. vol.20.Nl.p25-36.

4. Доценко В. И.Дисляк И.Ф., Чайковская Н.М. Устойчивость сверхпроводящего состояния при внешнем трении композитных сверхпроводников // Харьков. АН УССР ФТИНТ. 1989. Препринт 7-89. 20 с.

5. Maeda Н., Ywasa Y. Heat generation from epoxy cracks and bond failures // Cryogenics. 1982. Vol. 22. N9. p. 473-476.

6. Yanagi H. et al. Experimental study of energy release due to cracking of epoxy impregnated conductors // Cryogenics. 1989. vol. 29. N7. p. 753-757.

7. Доценко В. И.Дисляк И.Ф. Влияние отслаивания и растрескивания компаунда на устойчивость сверхпроводящих композитов // Харьков. AM УССР ФТИНТ. 1990. Препринт 16-90. 21с.

8. Wilson М., Ywasa Y. Stability of superconductors against localized disturbances of limited magnitude//Cryogenics. 1978. vol. 18. N1. p. 17-25.

9. Schmidt C. The induction of a propagating normal zone (quench) in a superconductor by local energy release // Cryogenics. 1978. vol. 18. N10. p. 605-610.

10. Anashkin O.P., Keilin V.E., Luikov V.V. Stability of compound superconducting wires under localized heat pulses // Cryogenics. 1979. vol. 19. N2. p 77-80.

11. Klimenko E. Yu., Mortovezki N.N. Stability of superconducting composite at rapid current charging against pulsed heating // IEEE Trans. On Magn. 1988. vol.24. N2. p. 1167-1169.

12. Романовский В. P. Об устойчивости комбинированных сверхпроводников к тепловым возмущениям // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1984. №4. с. 115-119.

13. Романовский В.Р. О корректности теории минимальной распространяющейся нормальной зоны // Тр. Второй Всесоюзной конф. По

Техн. Использ. Сверхпр. Ленинград. 1984. Т.2. с. 157-160.

14. Nick W., Krauth Н., Ries G. Cryogenic stability of composite conductors taking into account transient heat transfer // IEEE Trans, on Magn. 1979. vol.15. N1. p. 359362.

15. Schmidt C. Transient heat transfer to liquid helium and temperature measurement with a response time in the microsecond regime // Appl. Phis. Lett. 1978. vol.32. N2. p. 827-829.

16. Ywasa Y., Apgar B.A. Transient heat transfer in Liquid helium from bare copper surfaces in a vertical orientation. I. Film boing regime // Cryogenics. 1978. vol. 18. N5. p. 267-275.

17. Turowski P. The stability behavior of Cu-stabilized Nb-Ti multifilamentury conductor under different cooling conductor // Cryogenics. 1982. vol.22.p. 509-511.

18. Takeshi H., Onishi T. et al. The influence of solder-filling on the ac losses of pulsed superconducting cables // Cryogenics. 1982. vol.22, p. 509-511.

19. Bon Mardion G., Clandet G., Vallier I. Superfluid Helium Bath for superconducting Magnets// Proc. Of sixth ICEC. Grenoble. 1977. p. 159-162.

20. Trevisani L., Kuriyama Т., Negrini F., et al, Performance Improvement of a Two-stage GM Cryocooler by Use of Er(Ni0.075Co0.925)2 Magnetic Refrigerator Material // Cryogenics 2002. Vol. 42. P. 653-657.

21. Stewart G.R. et al // Phys. Rev. B. 1988. vol.37, p. 3344.

22. Barbisch B.J., Kwasnitza K. Two New Metallic Materials with High Specific Heat for Superconductor Stabilization// J. Phys. (Paris). 1984. Vol. С1-45. P.561-565.

23. Numazawa Т., Yanagitani Т., Nozava H., et al. A New Ceramic Regenerator Material for 4 К Cryocoolers// Cryocoolers. New York. Kluwer Academic. Plenum Publishers. 2003. Vol. 12. P. 473-481.

24. Шиков A.A. Частное сообщение об измерении зависимости теплоемкости соединения НоСи2 от магнитного поля // 2004.

25. Алексеев П.А., Лазуков В.Н. Частное сообщение об измерении зависимости теплоемкости соединения СеА12 от магнитного поля // 2004.

26. Hancox R. Enthalpy stabilized superconducting magnets // IEEE Trans, on Magn.

1968. Vol. MAG-4. P. 486-488.

27. Rosenblum S., Steinberg H., Steyert W. IEEE Trans on magnetic MAG-13. 1977. P. 834.

28. Baynham D.E., Edwards V.W. and Wilson M.N. Transient stability of high current density superconducting wires // IEEE Trans, on Magn. 1987. Vol. 19. No 3. P. 676-679.

29. Kwasnitza K., Barbisch В., Hulliger F. Metallic materials for superconductor stabilization with very high specific heat and good thermal conductivity // Cryogenics. 1983. Vol. 23. P. 649-652.

30. Barbisch В., Kwasnitza K. Experiments on enthalpy stabilization in technical superconductors // Proc ICEC.1984. Vol.10. P.689.

31. Kashikhin V.V., Zlobin A.V. Magnetic instabilities in Nb3Sn strands and cables // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2005. Vol. 15. No. 2. P. 1621-1624.

32. Dieterich D. R., Godeke A. Nb3Sn performance and potential in the USA - wires and cables // Cryogenics. 2008. Vol. 48. Issues 7-8. P. 331-340.

33. Bordini В., Barzi E., Feher S., Rossi L., Zlobin A.V. Self-field effects in magneto-thermal instabilities for Nb-Sn strands // IEEE Trans. Appl. Supercond 2008. Vol. 18. No. 2. P. 1309- 1312.

34. Bordini В., Rossi L. Self field instability in high-Jc Nb3Sn strands with high copper residual resistivity ratio // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2009. Vol. 19. No. 3, P. 2470.

35. Brazi E. et al. Development and study of Nb3Sn strands and cables for high field accelerator magnets // Advanced in Cryogenic Engineering: Transactions of the Cryogenic Engineering Materials conference - ICMC-2010. Vol. 56. P. 183-190.

36. Hancox R. // Phys. Lett. 1965. Vol. 16. No 3. P. 208-209.

37. Mints R.G., Rakhmanov A.L. Current - voltage characteristics and superconducting state stability in composits // I. Phys. D. 1982. v.15. №11. p. 2297-2306.

38. Клименко Е.Ю., Мартовецкий H.H., Новиков С.И. Стабильность сверхпроводящих проводов в быстропеременных полях. // Сверхпроводимость:

физика, химия, техника. 1989, т.2, № 11, стр. 152-165.

39. Круглое С.Л., Романовский В.Р. Динамическая устойчивость сверхпроводящего состояния магнитной системы геликоидального типа // Письма в ЖТФ. 1994, т.20, № 22, стр. 89-94.

40. Кириченко Ю.А., Русанов К.В. Теплообмен в гелии-1 в условиях свободного движения // Киев Наукова Думка 1983, с.27-35, 102-111.

41. Кейлин В.Е., Ковалев И.А., Круглое С.Л. и др. Сверхпроводящий геликоид -альтернатива обычным сверхпроводящим обмоткам // ДАН СССР. 1988. Е. 303. №6. с. 1366-1370.

42. Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L. et al. Plane-Turns Superconducting Magnets: Option For Fusion. Journal of Fusion Energy // 1992. Vol. 11. №1. p. 1-6.

43. Bean C.D. Phys. Rev. Lett. 1962. Vol. 8. N 6. p. 250-253.

44. Кейлин В.E., Ковалев И.А., Круглое С.Л. и др. Способ изготовления сверхпроводящей обмотки и устройство для его осуществления. АС СССР № 1325578, 1987.

45. Dorofejev G.L., Imenitov А.В., Klimenko Е. Yu. Voltage-current characteristics of type-Ill superconductors // Cryogenics. 1980. vol. 20. p. 307-312.

46. Пухов A.A., Рахманов А. Л. Ускорение нормальной зоны - новый механизм развития тепловой неустойчивости в сверхпроводнике с током // Сверхпроводимость: физика, химия, техника 1993. т.6. №6. стр. 1165-1174.

47. Buznikov N.A., Pukhov А.А., Rakhmanov A.L. Natural zone acceleration: anew model to describe the quench process in superconductors with changing current // Cryogenics. 1994. V.34. №9. p. 761-769.

48. Альтов В.А., Зенкевич В.Б., Кремлев M. Г., Сычев В.В., Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем // М. : Энергоатомиздат. 1984. с. 90 - 102.

49. Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L., Pavin D.B. Superconductor stability against heat pulses in saturated and pressurized superfluid helium // Cryogenics. 1980. № 12. p. 694-696.

50. Гуревич А.В., Минц P.Г., Пухов А.А. Критические возмущения для систем с тепловой бистабильностью // ДАН СССР. 1987. т. 301. № 5. с. 1104 - 1107.

51. Anderson P. W., Kim Y.B. Rev. Mod. Phys. 1964. v. 36. № 1. p. 39-43.

52. Гуревич A.B., Минц P.Г., Рахманов A. JI. Физика композитных сверхпроводников. ИМ. Наука. 1987. с.240. 126-139; 143-147.

53. Клименко Е.Ю., Мартовецкий Н.Н., Новиков С.И. Доклады АН СССР. 1981. т.261.№ 6.

54. Аметистов Е.В., Григорьев В.А. Теплообмен с Не-11. Москва Энергоиздат 1986. с. 29-45.

55. Kashane, Van Sciver. Cryogenics. 1985. v. 25. N 5. p. 238-242.

56. Seyfert P., feferranderie J., Claudet G. Time dependent heat transport in subcooled superfluid helium // Cryogenics. 1982. v. 22. N8. p. 401-408.

57. Schmidt C. JEEE Trans, on Magn. MAGI7. 1981. N 1.

58. Kim J., Kamioka J., Erederking T. Dynamic quench of Nb-Ti in pressurized He4: 2. Single transition across transposed critical curve // Cryogenics. 1982. v. 22. N 10. p. 523-526.

59. Chuang C., Frederking T. Dynamic quench of Nb-Ti in pressurized He*: 1. Dual lambda transition during transient heat transfer // Cryogenics. 1982. v. 22. N 8. p. 385-392.

60. Van Sciver S.W. Transient heat transport in He-II // Cryogenics. 1979. vol. 19. №7. p. 385-392.

61. Beynham D. Transient stability in high field depoles // JEEE Trans, on Magn. 1983. MAG-19. N 3.

62. Schmidt C. Review of Steady state and transient heat transfer in pool boiling helium-I // JEEE Trans, on Magn. 1983. MAG-19. N3. p. 17-31.

63. Seyfert P. Practical results on heat transfer to superfluid helium // JEEE Trans, on Magn. 1983. MAG-19. N 3. p. 53-61.

64. Ван Скивер, Бум. Теплоотвод от алюминия к Не-П в энергоаккумулирующих установках с СП магнитами // Теплопередача. 1979. т. 101. N2. с. 215-220.

65. Van Sciver S.W. Kapitza conductance of aluminium and heat transport through subcooled He-II // Cryogenics. 1978. v. 18. p. 363-371.

66. Claudet G., Meuris C., Parain J., Turck B. Superfluid helium for stabilizing superconductors against local disturbances // JEEE Trans, on Magn. MAG-15. N 1. p. 340-342.

67. Кейлин B.E., Клименко Е.Ю., Шлейфман B.X. Теплоотдача при кипении гелия в узких каналах различной ориентации // Инж.-Физ. Журн. 1973. т. 24. N3. с. 425-426.

68. Лабунцов Д. А., Аметистов Е.В., Спиридонов А.Т. Исследование плёночного режима кипения сверхтекучего гелия (He-II) // Теплоэнергетика. 1981. №4. с. 18-20.

69. Аметистов Е.В., Григорьев В.А. Теплообмен в Не II // Москва Энергоатомиздат. 1986. стр. 32-45.

70. Anashkin О.Р., Keilin V.E. et al. Experimental investigation of training and degradation in superconducting magnet systems // JEEE Trans, on Magn. 1977. v. 13. № l.p. 673-677.

71. Анашкин О.П. и др. Изучение тренировки и деградации механического происхождения на модельных сверхпроводящих магнитах // Препринт ИАЭ-ЗЗТ1/10. 1981.

72. Keilin V.I. Varions methods of superconducting magnet systevs cooling // Proc. of 6th Int. Conf. on Magn, Techn. (MT-6). Bratislava. 1977. p. 619-624.

73. Hassenzahl W.V. A proposal to reduce training in superconducting coils // Cryogenics, 1980. v. 20. p. 599.

74. П.А.Алексеев, В.Н.Лазуков, B.E.Кейлин, И.А.Ковалев, И.П.Садиков. Способ изготовления сверхпроводящих обмоток // Патент РФ № 2254633. 2003.

75. Р.А. Alekseev, A.I. Boev, V.E. Keilin, I.A. Kovalev, S.S. Kozub, E.A. Kostrov, S.L. Kruglov, V.N. Lazukov, I.P. Sadikov. Experimental evidence of considerable stability increase in superconducting windings with extremely high specific heat

substances // Cryogenics, vol. 44. pp. 763-766. (2004).

76. Уилсон M. Сверхпроводящие магниты// Москва. Мир. 1985. С. 157-237.

77. Morgan G.H. // Journal Appl. Phys. 1970. Vol. 41 P. 3673.

78. Брехна Г. Сверхпроводящие магнитные системы // Мир. Москва. 1976. С. 292-313.

79. Carr W.J.// IEEE Trans, on Magnetics. MAG-13. 1977. Vol.1. P. 192.

80. Кейлин B.E. Простое уравнение критической поверхности жестких сверхпроводников II рода// ДАН 263. 1982. No 1. С. 90-92.

81. Ywasa Y. Case Studies in Superconducting Magnets Design and Operational Issues // Plenum Press. N.I. London. 1994. P. 395

82. V.E. Keilin, I.A. Kovalev, D.I. Shutova, S.L. Kruglov. The influence of thermal disturbance duration on the stability of superconducting windings with extremely large heat capacity substances // Superconductor Science and Technology. 2008.Vol. 22. No 2. p. 1-5

83. Атабеков Г.И. Основы теории цепей. // Москва. Энергия. 1969. с. 199-213.

84. В.Е. Кейлин, И.А. Ковалев, СЛ. Круглов, Д.И. Шутова. Влияние легирования сверхпроводящих соленоидов высокотеплоемкими добавками

на стабильность в динамических режимах //ЖТФ. 2010. т. 80. вып. 3. Стр. 115117.

85. P.A. Alekseev, A.I. Boev, V.E. Keilin, I.A. Kovalev, S.S. Kozub, E.A. Kostrov, S.L. Kruglov, V.N. Lazukov, I.P. Sadikov, D.I. Shutova. Influence of heat capacity substances doping on quench currents of fast ramped superconducting oval windings // Cryogenics. 2006. Vol. 46. P. 252-255.

86. Кейлин B.E., Ковалев И.А., Круглов СЛ. Исследование влияния добавок веществ с экстремально высокой теплоемкостью на тренировку сверхпроводящих обмоток // ЖТФ. 2008. т. 78. вып. 11. стр. 137-139.

87. Wilson M.N., Chesh А.К., ten Haken В., et al. Cored Rutherford Cables for the GSI Fast Ramping Synchrotron // IEEE Transactions, on Applied. Superconductivity. 2003. Vol. 13. No 2. P. 1704-1709.

88. Wilson M.N. // Preprint RHEL/M/A26. 1972.

89. Dmitrevsky Yu. P., Zlobin A. V., Scherbakov P. A., et al. Transverse resistance of flat transposed superconducting cables// Serpukhov. IHEP 82-139. 1982. P. 10.

90. И.И.Акимов, П.А.Алексеев, А.П.Ведерников, В.Е.Кейлин, И.А.Ковалев, В.Н.Лазуков // Комбинированный сверхпроводник (варианты) // Патент РФ № 2273906. 2004.

91. Akimov I.I., Alekseev Р.А., Keilin V.E., и др. Stability increase ofNbTi conductors with additions of extremely large specific heat substances // IEEE Transactions on Applied Superconductivity Conference 2006. Vol. 16. No 2. P. 1172-1175.

92. Alekseev P.A., Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L., Lazukov V.N., Medvedev M.I., Shutova D.I. Investigation of considerable stability increase of composite superconductors doped with extremely large heat capacity substances // Superconductor Science and Technology. 2007. Vol. 20. P. 71-76.

93. Алексеев П.А., Кейлин B.E., Ковалев И.А., Круглов С.Л., Лазуков В.Н., Медведев М.И., Шутова Д.И. Обнаружение значительного увеличения стабильности комбинированных сверхпроводников с добавками веществ с чрезвычайно высокой теплоемкостью при низких температурах //ЖТФ. 2007. т. 77. вып. 9. Стр. 48-53.

94. Trokhachev G.V. Expressions for shielding and energy losses calculation in conducting bodies with different geometries // 1979. Preprint P-B-0426 of Efremov Institute. P. 1-26.

95. Steward W.G. Transient Helium Transfer. Phase-I - Static Coolant// Int. I. Heat and Mass Transfer. 1978. Vol. 21. No 7. P. 863-874.

96. Schmidt C. Review of steady state and transient heat transfer in pool boiling helium-I // Int. Just. Refrigeration-Commission A V2. 1981. P. 17.

97. Ito Т., Nishikawa K., Kubota H. Transient pool boiling heat transfer to helium 4 from flat surfaces// Proc. of ICEC - 10. 1984. P. 217-220.

98. Кейлин B.E., Круглов С.Л. и др. Увеличение термомагнитной устойчивости комбинированных сверхпроводников с добавками веществ обладающих экстремально высокой теплоемкостью// Письма в ЖТФ. 2008. Том 34. Вып. 10.

С. 28-33.

99. Вождаев J1.E., Воробьева А.Е., Кейлин В.Е., Круглов C.J1. и др. Теплостабилизированный сверхпроводник // Патент РФ No 2334296. 2008.

100. Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L., Shikov A.K., Shutova D.I., Vorobjeva A.E., Medvedev M.I., Potanina L.V., Salunin N.I.. // Nb3Sn and NbTi multifilamentary wires with enhanced heat capacity // ICMC. 2008. vol.54, p. 349356.

101. Rupp G. Effect of bronze on the compression ofNb3Sn in multifilamentary conductors// Cryogenics. 1978. Vol. 18. No 12. P. 663-667.

102. Keilin V.E., et al. Considerable stability increase of Nb3Sn multifilamentary wire internally doped with a large heat capacity substance (PrB6) // Supercond. Sci. Technol. 2009. Vol. 22. N 8. p 1-5.

103. Воробьева A.E., Кейлин B.E., Ковалев И.А., Круглов С.Л., Медведев М.И., Потанина Л.В., Салунин Н.И., Шиков А.К., Шутова Д.И. Исследование увеличения стабильности композитного NbTi сверхпроводника с добавкой высокотеплоемкого соединения Gd202S //ЖТФ. 2010. т. 80. вып. 10. Стр. 70-73.

104. Кейлин В.Е., Ковалев И.А., Круглов С.Л., Щербаков В.И., Шутова Д.И. Обнаружение значительного увеличения термомагнитной стабильности у многожильных сверхпроводников с внутренним легированием высокотеплоемкими добавками //ЖТФ. 2010. т. 80. вып. 2. Стр. 155-158.

105. Круглов С.Л., Щербаков В.И. Динамика скачка потока в композитном сверхпроводнике //ЖТФ. 2002. т. 72. N 11. С. 121-124.

106. Lounasmaa O.V. Specific heat of gadolinium and ytterbium metals between 0.4 and 4 К// Phys. Rev. 1962. Vol. 129. No 6. P. 2460-2464.

107. Hill R.W., et al. The specific heats of LaAg, GdAg and Gd203 from 0.5 to 22 К //J.Phys.C Solid State Phys. 1983.Vol.16. P. 2871-2880.

108. Yibeyre P. et al., Development of joints in Europe for the ITER TFMC // Proceed, of the 15-th Int. Conf. on Magnet Technology, Beijing, China. Octoder 2024. 1997. p. 839-842.

109. Новиков С. И. Частное сообщение. 1998.

110. Dudarev A., Keilin V., Kruglov S. et al. Testing of a low-resistance joint of CICC for Indian Tokamak SST-1 // IEEE Trans, on Appl. Superconductivity, V.10. N1. March 2000. p. 836-839.

111. Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L., Lelekhov S.A., Naumov P.G., Shcherbakov V.I. "Flux Jumps" in Cable-in-conduit cjnductors Induced by Transient Magnetic Field // Trans, on Appl. Supercond. Vol. 16. N2. June 2006. p. 811-814.

112. Baang S., Keilin V.E., KovalevI.A., Kruglov S.L., Surin M.I. et al. Superconucting Transformer of the Samsung Superconuctor Test Facility (SSTF)//IEEE Trans. On Appl. Supercond. Vol. 11. N1. March 2001. p. 1494-1497.

113. Keilin V.E., Anashkin O.P., Miklyaev S.M., Shevchenko S.A., Surin M.I. et al. Development and Test resulps of Duble 0.5 MJ SMES System // IEEE Trans. On Mayents. Vol. 32. N4. July 1996. p. 2312-2315.

114. Baang S., Keilin V.E., KovalevI.A., Kruglov S.L., Rychagov A.V., Sytnikov V.E., Surin M.I. et al. The conductor of the 50 kA superconducting transformer for SSTF // Physica С. V. 354. 2001. p. 105-109.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L., Pavin D.B. Superconductor stability against heat pulses in saturated and pressurized superfluid helium// Cryogenics. 1980. № 12. p. 694—696.

2. Кейлин B.E., Ковалев И.А., Круглов C.Jl. Тренировка и деградация модельной сверхпроводящей обмотки в зависимости от условий охлаждения// Препринт ИАЭ-3509/10. 1981 г. 8 стр.

3. Keilin V.E., Kovalev I. A., Kruglov S.L. Training and degradation of a model superconducting winding depending on cooling conditions and conductor cross-section// Cryogenics. 1985. v. 15. № 5. p. 257—260.

4. Кейлин B.E., Ковалев И.А., Круглов С Д., Павин Д.Б. Сверхпроводящий геликоид — альтернатива обычным сверхпроводящим обмоткам// ДАН СССР. 1988. т. 303. № 6. стр. 1366—1370.

5. Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L., Pavin D.B. Study of superconducting heliciod stability// Proc. of the Twelth Int. Cryog. Eng. Conference. Southampton.

UK. 12—15 July 1988. p. 845—851.

6. Кейлин B.E., Ковалев И.А., Круглов СЛ., Павин Д.Б. Исследование стабильности и электрических потерь в сверхпроводящем геликоиде// Препринт ИАЭ-4881/10. 1989 г. 47 стр.

7. Круглов СЛ. Влияние секционирования на динамическую стабильность и электрические потери в сверхпроводящих геликоидах// Препринт ИАЭ-4971/10. 1989. 12 стр.

8. Кейлин В.Е., Ковалев И.А., Круглов СЛ., Павин Д.Б., Разживин Н.В. Изобретение. Способ изготовления сверхпроводящей обмотки и устройства его осуществления//А.с. СССР № 1325587. 1987.

9. Keilin V.E., Kovalev I.A., Kopeikin N.F., Kruglov S.L., Pavin D.B. An approach to the concept of large size and complex geometry superconducting helicoids// JCEC 13 Proceedings. Cryogenics. 1990. vol. 30. September Supplement, p. 620—624.

10. Keilin V.E., Kovalev I.A., Kopeikin N.F., Kruglov S.L., Pavin D.B. Investigation and development of superconductivity helicoids // IEEE Trans, on MAG.- 27. №2. March 1991. pp. 2284-2287.

11. Keilin V.E., Kovalev I.A., Kopeikin N.F., KruglovS.L., Pavin D.B. Plane — Turns Superconducting Magnets: Option for Fusion// Journal of Fusion Energy. V.l 1. 1992. N2. p. 1-6.

12. Круглов СЛ., Романовский B.P. Динамическая устойчивость сверхпроводящего состояния магнитной системы геликоидального типа // Письма в ЖТФ. 1994. Том 20. вып.22. стр.89-94.

13. Ковалев И.А., Круглов СЛ. Экспериментальное исследование электрофизических особенностей сверхпроводящего геликоида // ЖТФ.1995.Т.65. № 11. стр. 150-158.

14. Круглов СЛ. Исследование потерь на намагничивание в сверхпроводящем геликоиде// ЖТФ. 1997. т.67. № 2. стр. 108-112.

15. Dudarev A., Keilin V.E., Kruglov S.L., Nikolaev A.,Shcherbakov V.I., Saxena Y.C., Pradhan S. // Testing of a Low-Resistance Joint of CICC for Indian. Tokamak SST-1 // IEEE Trans, on Applied.

Superconductivity v. 10, №1, March 2000, pp. 836-839.

16. Baang. S., Keilin V.E., Kovalev I.A., Surin M.I., Sytnicov V.E., Kruglov S.L. et al. //The conductors of the 50kA superconducting transformer for SSTF (Samsung Superconductor Test Facility )// Phusica C, v.354, 2001, p. 105-109.

17. Baang S., Keilin V.E., Kovalev I.A.,Surin M.I,.Sytnicov V.E, Kruglov S.L. et al. The superconducting Transformer of the Samsung Superconductor Test Facility (SSTF) // IEEEE Trans. On Appl. Supercond.v. 11. №1. Murch 2001. p. 1494-1497.

18. Anashkin O.P.,.Ivanov D.P, Keilin V.E., Kopeikin N.F., Kovalev I.A., Kruglov S.L.,. Krivykh A.V,Lysenko V.V., Novikov S.I., Patrikeev V.M., Pradhan S., Saxena Y.C., Stepanov V.V., Shcherbakov V.l., Shugaev I.O. The results of the Model coil tests for the cabble-in-conduit conductor for SST-1 Tokamak // IEEEE Trans. On Appl. Supercond. v. 12. №1. Murch 2002. p. 567-570.

19. Круглов С.Л., Щербаков В.И. Динамика скачка магнитного потока в композитном сверхпроводнике // ЖТФ. 2002. т. 72. вып.11. стр. 121-124.

20. Алексеев П.А., Лазуков В.Н., Кейлин В.Е., Ковалев И.А., Круглов С.Л., Садиков И.П. Способ изготовления сверхпроводящих обмоток // Патент РФ № 2254633.2003.

21. Акимов И.И., Алексеев П.А., Ведерников А.П., Воробьёва А.Е., Кейлин В.Е., Ковалев И.А., Костров Е.А., Круглов С.Л., Лазуков В.Н., Садиков И.П.,Салунин H.H., Шиков А.К. Комбинированный сверхпроводник ( варианты) // Патент РФ № 2273906. 2004.

22. Алексеев П.А., Боев А.И., Кейлин В.Е., Ковалев И.А., Круглов С.Л. Лазуков

B.Н., Садиков И.П. Экспериментальное обнаружение значительного увеличения стабильности сверхпроводящих обмоток с добавками веществ, обладающих экспериментально высокой теплоемкостью // Препринт ИАЭ -6309 /10. Москва 2004. 11стр.

23. Алексеев П.А., Боев А.И., Кейлин В.Е., Ковалев И.А., Круглов С. Л., Козуб

C.С., Костров Е.А., Лазуков В.Н., Садиков И.П. Исследование влияния добавок редкоземельных интерметаллидов с экстремально высокой теплоемкостью состав сильно механически нагруженных овальных обмоток на

достигаемые параметры // Препринт ИАЭ - 6334 /10. Москва 2004. 8 стр.

24. Alekseev Р.А., Boev A.I., Kovalev I.A., Keilin V.E., Kruglov S.L., Lazukov V.N., Sadikov I.P. Experimental evidence of considerable stability increase in superconducting windings with extremely high specific heat substances // Cryogenics, vol. 44, pp. 763-766. (2004).

25. Alekseev P.A., Boev A.I., Kovalev I.A., Keilin V.E., Lazukov V.N., Sadikov I.P., Kruglov S.L. Considerable stability increase in superconducting windings Doped with Extremely High Specific Heat Substances // IEEEE Trans. On Appl. Supercond.v.15. N2. June 2005. p. 1629-1632.

26. Alekseev P.A., Boev A.I., Keilin V.E., Kovalev I.A., Kozub S.S., Kostrov E.A., Kruglov S.L., Lazukov V.N., Sadikov I.P., Shutova D.I. Influence of heat capacity substances doping on quench currents of fast ramped superconducting oval windings // Cryogenics. 2006. Vol. 46. P. 252-255.

27. Akimov I.I., Alekseev P.A., Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L., Kostrov E.A., Lazukov V.N., Medvedev M.I., Sadikov I.P., Shikov A.K., Shutova D.I. Stability increase of NbTi conductors with additions of extremely large specific heat substances // IEEE Transactions on Applied Superconductivity conference 2006. Vol. 16. No 2. P. 1172-1175.

28. Костров E.A., Круглов C.JI., Шутова Д.И. Обнаружение значительного увеличения стабильности комбинированных сверхпроводников с добавками веществ, обладающих экстремально высокой теплоемкостью // Препринт ИАЭ-6427/10 М. 2006. 22 стр.

29. Alekseev Р.А., Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L., Lazukov V.N., Medvedev M.I., Shutova D.I. Investigation of considerable stability increase of composite superconductors doped with extremely large heat capacity substances // Superconductor Science and Technology. 2007. Vol. 20. P. 71-76.

30. Алексеев П.А., Кейлин B.E., Ковалев И.А., Круглов С.Л., Лазуков В.Н., Медведев М.И., Шутова Д.И. Обнаружение значительного увеличения стабильности комбинированных сверхпроводников с добавками веществ с чрезвычайно высокой теплоемкостью при низких температурах //ЖТФ. 2007. т.

77. вып. 9. Стр. 48-53.

31. Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L., Shutova D.I. The influence of thermal disturbance duration on the stability of superconducting windings with extremely large heat capacity substances //Superconductor Science and Technology. 2008.Vol. 22. No 2. 21 025018.

32. Алексеев П.А., Кейлин B.E., Ковалев И.А., Круглов C.JI., Лазуков В.Н., Воробьева А.Е., Медведев М.И., Потанина Л.В., Салунин Н.И., Шиков А.К. Теплостабилизированный сверхпроводник // Патент РФ №2334296. 2008.

33. Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L., Vorobjeva A.E., Medvedev M.I., Shikov A.K., Shutova D.I. Considerable stability increase of Nb3Sn multifilamentary wire internally doped with a large heat capacity substance (PrB6) // Superconductor Science and Technology. 2009.Vol. 22. No 8. 085007.

34. Кейлин B.E., Ковалев И.А., Круглов С.Л., Щербаков В.И., Шутова Д.И. Обнаружение значительного увеличения термомагнитной стабильности у многожильных сверхпроводников с внутренним легированием высокотеплоемкими добавками //ЖТФ. 2010. т. 80. вып. 2. Стр. 155-158.

35. Кейлин В.Е., Ковалев И.А., Круглов С.Л., Шутова Д.И. Влияние легирования сверхпроводящих соленоидов высокотеплоемкими добавками

на стабильность в динамических режимах //ЖТФ. 2010. т. 80. вып. 3. Стр. 115117.

36. Воробьева А.Е., Кейлин В.Е., Ковалев И.А., Круглов С.Л., Медведев М.И., Потанина Л.В., Салунин Н.И., Шиков А.К., Шутова Д.И. Исследование увеличения стабильности композитного NbTi сверхпроводника с добавкой высокотеплоемкого соединения Gd202S //ЖТФ. 2010. т. 80. вып. 10. Стр. 70-73.

37. Кейлин В.Е., Ковалев И.А., Круглов С.Л., Шиков А.К., Шутова Д.И., Воробьева А.Е., Медведев М.И., Потанина Л.В., Салунин Н.И. Использование высокотеплоемких добавок для повышения стабильности сверхпроводящих магнитов (обзор экспериментальных результатов) // Препринт ИАЭ-6635/10. 2010. 14 стр.

38. Шиков А.К., Воробьева А.Е., Кейлин В.Е., Ковалев И.А., Круглов С.Л. и др.

// Теплостабилизированный сверхпроводник на основе соединения Nb3Sn (варианты) и способ его изготовления (варианты) // Патент РФ № 2378728. 2010.

39. Кейлин В.Е., Ковалев И.А., Круглов C.JL, Шиков А.К., Шутова Д.И., Воробьева А.Е., Потанина JT.B., Салунин Н.И. Разработка и исследование сверхпроводящих проводов и обмоток с добавками высокотеплоемких порошков // Сборник трудов 4й всероссийской конференции по наноматериалам «Нано-2011». секция 5 - Нанокомпозиты. стр.529.

40. Keilin V.E., Kovalev I.A., Kruglov S.L., Shikov A.K., Shutova D.I., Vorobjeva A.E., Medvedev M.I., Potanina L.V., Salunin N.I. Utilization of large heat capacity substances for improving the stability of superconducting magnets // Cryogenics. 2011. Vol. 51. P. 359-365.

Г)

i л/