Вихретоковый контроль качества сверхпроводящей проволоки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат технических наук Куценко, Денис Олегович

• Куценко, Денис Олегович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Куценко, Денис Олегович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, КОНСТРУКЦИЯ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА

ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА СВЕРХПРОВОДНИКОВ

1.1 Область применения сверхпроводников

1.2 Конструкция и основные требования к качеству сверхпроводников

1.3 Современное состояние методов и средств неразрушающего контроля сверхпроводников

1.4 Выводы

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИХРЕТОКОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ СО СВЕРХПРОВОДЯЩИМ ПРОВОДНИКОМ

2.1 Выбор и обоснование конструкции вихретокового преобразователя

2.2 Выбор метода расчета и расчетных моделей

2.3 Расчет и анализ выходных сигналов проходного втп при изменении параметров медной оболочки

2.4 Расчет и анализ сигналов проходного втп под влиянием дефектов в медной оболочке

2.5 Выводы

3. РАЗРАБОТКА ВИХРЕТОКОВОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ

ДВУХПАРАМЕТРОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ПРОВОЛОКИ

3.1 Разработка блока вихретокового преобразователя

3.2 Разработка электронного блока устройства

3.3 Выводы

4. ВИХРЕТОКОВАЯ УСТАНОВКА «БОЗОН» ДЛЯ

ДВУХПАРАМЕТРОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ПРОВОЛОКИ

4.1 Конструкция установки «БОЗОН»

4.2 Разработка программного и метрологического обеспечения установки «БОЗОН»

4.3 Результаты испытаний устройства «БОЗОН»

4.4 Выводы

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Вихретоковый контроль качества сверхпроводящей проволоки»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

В Интернациональном термоядерном экспериментальном реакторе (ИТЭР) обмотки катушек, создающих тороидальное магнитное поле, выполняются из низкотемпературных сверхпроводников на основе соединения Nb3Sn российского производства. В связи с жесткими требованиями к качеству стоит задача 100% неразрушающего контроля сверхпроводников в процессе их производства. В соответствии с действующим планом обеспечения качества (Quality Assurance Plan as foreseen for the whole of the LHC Project) необходимо контролировать отношение "медь/не медь" в сверхпроводнике и обеспечить выявление дефектов типа пор и включений. Из-за особенностей российской технологии внешний диаметр проводника остается неизменным и составляет, в зависимости от модификации, величину порядка 0,8... 1,2 мм. В связи с этим, повышение объемной доли стабилизирующей меди приводит к уменьшению размера сверхпроводящей сердцевины. С другой стороны, уменьшение доли стабилизирующей меди приводит к недопустимому перегреву при защитном выводе тока через медную оболочку. Следовательно, имеется оптимум отношения объемных долей медной и не медной составляющих сверхпроводящего провода. В соответствии с существующими требованиями величина отношения кт="медь/не медь" должна лежать в пределах 1,0±0,1. В настоящее время задача объем поставок сверхпроводящей проволоки российской стороной измеряется сотнями километров. Таким образом, задача вихретокового контроля сверхпроводящего провода в процессе эксплуатации весьма актуальна.

Состояние проблемы

В настоящее время вихретоковым методам проводится дефектоскопия сверхпроводящего провода с применением проходных вихретоковых преобразователей. Однако в настоящее время не существует вихретоковой аппаратуры обеспечивающей измерение отношения "медь/не медь" с приемлемой погрешностью в процессе производства. Это приводит к необходимости выборочного контроля отношения "медь/не медь" электрическим методом путем измерения электрического сопротивления провода по схеме двойного моста на участке заданной длины.

Цель работы и задачи исследований

Цель данной работы - повышение информативности и производительности вихретокового контроля качества сверхпроводящего проводника на основе соединения Nb3Sn путем одновременного измерения отношения "медь/не медь" и дефектоскопии в процессе производства.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

• разработать математическую модель, для определения взаимосвязи между выходными сигналами вихретокового преобразователя (ВТП) и отношением "медь/не медь" сверхпроводящего проводника на основе соединения Nb3Sn , а также характерных дефектов в нем;

• разработать конструкцию ВТП, позволяющего одновременно измерять отношение "медь/не медь" и выявлять опасные дефекты;

• провести анализ выходных характеристик ВТП при его взаимодействии с контролируемым объектом и на его основе выбрать рациональные размеры ВТП, режим его работы и информативные параметры сигналов;

• обеспечить необходимую стабильность измерений в течение изготовления бухты сверхпроводящей проволоки;

• разработать, изготовить и испытать вихретоковое устройство для одновременного измерения отношения "медь/не медь" и выявления опасных дефектов в процессе производства сверхпроводниковой проволоки;

• разработать программное обеспечение для обработки сигналов, накопления и представления информации по результатам контроля;

• разработать метрологическое обеспечение вихретокового устройства для контроля качества сверхпроводящей проволоки на основе соединения №>38п.

Методы исследования

Для теоретических исследований применялось математическое моделирование на основе метода конечных элементов. Экспериментальные исследования проводились с помощью компьютеризированной вихретоковой системы «КОМВИС ЛМ».

Научная новизна работы

• разработана математическая модель, для определения взаимосвязи между выходными сигналами проходного ВТП и отношением "медь/не медь" сверхпроводящего проводника на основе соединения МЬзЭп, а также параметрами характерных дефектов в нем;

• разработана конструкция проходного ВТП, позволяющего одновременно измерять отношение "медь/не медь" и выявлять опасные дефекты и состоящего из намотанных бифилярно соленоидальных возбуждающей катушки и измерительной катушки абсолютного канала (измеряющего отношение "медь/не медь"), а также идентичных дифференциально включенных измерительных катушек дефектоскопического канала;

• на основе анализа выходных характеристик ВТП при его взаимодействии с контролируемым объектом установлено:

- для измерения отношения "медь/не медь", так и для выявления дефектов целесообразно выбрать рабочую частоту £=60 кГц;

- для ВТП целесообразно выбрать коэффициент заполнения г| в диапазоне г| = 0,35...0,4;

- расстояние между центрами измерительных катушек дефектоскопического канала целесообразно выбирать равным их эквивалентному диаметру;

Практическая ценность работы

На основе полученных в работе результатов:

• разработана технология изготовления ВТП и конструкция пассивного компенсатора, обеспечивающие необходимую стабильность измерений в течение производства бухты сверхпроводящей проволоки;

• разработано, изготовлено и испытано вихретоковое устройство «БОЗОН» для одновременного измерения отношения "медь/не медь" и выявле-

ния опасных дефектов в процессе производства сверхпроводниковой проволоки;

• разработано программное обеспечение для обработки сигналов, накопления и представления информации по результатам контроля;

• разработано метрологическое обеспечение вихретокового устройства для контроля качества сверхпроводящей проволоки на основе соединения М^п.

Реализация и внедрение результатов работы

На основании выполненных исследований разработано и внедрено на предприятии ОАО «ВНИИНМ» вихретоковой устройство «БОЗОН» для контроля качества сверхпроводящей проволоки в процессе ее производства

Апробация работы

Основные результаты работы доложены и обсуждены на XXI Международного научно-технического семинара «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации».- Алушта-2012 г , XV Международной конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения и информатики», г. Лорнака, 2012 г., 2-ой Международной научной конференции «Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении», г. Москва, 2012 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 5 без соавторов, 2 в журналах из перечня ВАК ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук. Список работ приведен в автореферате.

Структура и объём диссертации 5

Диссертационная работа изложена на 105 страницах, иллюстрируется 56 рисунками и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 155 наименований.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

• Измерение отношения «медь/не медь» сверхпроводящей проволоки на основе соединения 1чГЬ38п целесообразно проводить вихретоковым методом одновременно с дефектоскопией с помощью проходного вихретокового преобразователя при рабочей частоте £=60 кГц.

• Для измерения отношения «медь/не медь» сверхпроводящей проволоки целесообразно использовать проходной вихретоковый преобразователь с идентичными соленоидальными возбуждающей и измерительной обмотками, намотанными бифилярно.

• Вихретоковое устройство «БОЗОН» обеспечивает измерение отношения «медь/не медь» сверхпроводящей проволоки на основе соединения №>з8п с относительной погрешностью не более 5% при симметричном распределении меди по периметру.

• Существенное изменению вихретокового сигнала может быть связано не только с отклонением отношения «медь/не медь», но и с неравномерностью распределения меди по периметру проводника.

• Вихретоковое устройство «БОЗОН» обеспечивает выявление в медной оболочке объемных дефектов, эквивалентных сфере с диаметром не менее 300 мкм.

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, КОНСТРУКЦИЯ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА СВЕРХПРОВОДНИКОВ

1.1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СВЕРХПРОВОДНИКОВ

Считается, что одним из решений по нехватке пропускной способности электросетей в городах станут сверхпроводящие кабели [1]. Их преимущества:

• большая пропускная способность при компактных габаритах;

• небольшое затухание при передаче;

• отсутствие утечки электромагнитного поля за пределы кабеля;

• малый импеданс.

Эти характеристики будут определяющими при улучшении надежности и экономической конкурентоспособности электрических сетей. В последнее время по всему миру стартовало много демонстрационных проектов для того, чтобы ускорить внедрение сверхпроводящих кабелей в действующие электросети и их коммерциализацию. В США существуют три проекта Инициативного партнерства по сверхпроводимости (SPI), финансируемых Министерством Энергетики (DOE) и в настоящее время находящихся в стадии выполнения. Проект "Albany" является одним из этих проектов и также финансируется Ассоциацией по Исследованиям и Разработкам в Области Энергетики штата Нью-Йорк (NYSERDA). Проект "Albany" использует 350-метровый кабель на 34,5 кВ, 800 А, как часть линии между двумя подстанциями (Менандс и Риверсайд) в Олбани, Нью-Йорк, которая предназначается для долгосрочной эксплуатации. Это первый в мире длинный сверхпроводящий кабель для действующей электрической сети. Конфигурация кабельной системы "Albany" приведена на рис. 1.1.

Рисунок 1.1- Конфигурация кабельной системы "Albany"

Скорейшее практическое применение сверхпроводящих кабелей является глобальной целью, они уже давно достигли стадии испытаний. В плотной городской застройке новые технологии, такие как сверхпроводящие кабели небольшой и средней длин, могут способствовать значительному увеличению эффективности передачи и распределения электроэнергии. Одной из технологий с самым большим потенциалом является подземный высокотемпературный сверхпроводящий кабель (ВТСП) большой емкости [2], который сможет удовлетворить самые большие требования к номинальной мощности при средних и

высоких напряжениях. За последние десять лет были разработаны и продемонстрированы несколько конструкций ВТСП. Все эти кабели имеют гораздо более высокую эффективность, чем медные. Более того, поскольку они активно охлаждаются и термически независимы от окружающей среды, они лучше вписываются в более компактные установки, чем обычные медные кабели, без соблюдения зазоров или наличия специальных заполнителей для обеспечения отвода тепла. Это преимущество снижает воздействие на окружающую среду и позволяет осуществлять установку компактного кабеля с допустимой токовой нагрузкой в три - пять раз большей, чем обычные схемы с тем же или более низким напряжением. Кроме того, ВТСП кабели демонстрируют гораздо меньшие резистивные потери, чем в обычных медных или алюминиевых жилах.

Для Европейской комиссии компания Ыехаш координирует Европейский проект "ЗирегЗС" (Сверхпроводящий кабель с супер-покрытием) разработки ВТСП-кабеля с использованием покрытых проводников в качестве токоведу-щих элементов [2]. Покрытые проводники представляют собой второе поколение ВТСП-жил. Они состоят из металлической ленты с покрытием из керамических слоев, один из которых сверхпроводящий. Эта многослойная структура делает их значительно дешевле, чем используемые в настоящее время многони-тевые ленты, для которых требуется серебряная матрица. Проект «БирегЗС» нацелен на разработку, производство и испытание однофазного, 30-метрового кабеля на 10 кВ, 1 кА. Команда проекта объединяет партнеров из Финляндии, Франции, Германии, Норвегии, Словакии и Испании. Фирма №хапБ производит кабель и кабельную оконцовку, а также способствует созданию нового покрытия ленты проводника.

Использование ВТСП-кабелей в качестве новых решений проблем передачи мощности может привести к значительной экономии средств. Факторы, которые приводят к снижению затрат на установленной системе, могут быть обобщены следующим образом [2]:

• Короткая длина. Короткая стратегическая вставка ВТСП-кабеля может дать ту же мощность, по сравнению с более длинной воздушной линией. Например, энергосистемы могут решить проблемы мощности потока более короткими кабелями ВТСП, путем их подключения к распространенным системам на 115/138/161 кВ, а не подсоединяясь к более отдаленными магистральными системами сверхвысокого напряжения.

• Более низкие напряжения. Благодаря высокой мощности ВТСП-кабеля (токовая нагрузка примерно в три-пять раз выше, чем в обычных сетях), энергосистемы могут использовать оборудование для пониженного напряжения, избегая, как электрических потерь, присущих эксплуатации при больших токах, так и капитальных затрат на повышающие и понижающие трансформаторы (а также на потери холостого хода в самих трансформаторах). Сильноточные ВТСП-кабели на 115 кВ или даже 69 кВ могут решить проблемы, которые обычно возникают при традиционных решениях в областях 230 кВ и 345 кВ. В долгосрочной перспективе ВТСП-кабель сможет значительно снизить стоимость системы (например,

замена трансформатора или замена размыкателя), связанную с обширной территорией поддержания номинального напряжения.

• Большая управляемость. ВТСП-кабель обеспечивает возможность управления потоками мощности с обычных реакторов или фазовых регуляторов, создавая выгодный рынок и надежность, связанные, как правило, с другими "управляемыми" формами передачи - например, FACTS (Системы гибкой передачи переменного тока) или передачей постоянного тока. Теперь этот контроль на конечных пунктах линии может достигаться с гораздо меньшими затратами и меньшей сложностью, чем обычно требуется при использовании традиционных технологий (например, больших, негибких станций преобразования в постоянный ток или масштабных силовых электронных устройств, часто связанных с обычными приборами FACTS). Принимая во внимание, что линии постоянного тока ограничены потоками от точки к точке, кабельные системы ВТСП могут быть расширены для обеспечения управляемости на многих точках в сети. Это неотъемлемое свойство управляемости имеет значимые последствия. Например, ВТСП-кабели могли бы послужить основой для частных инвестиций, связанных с риском в проектах стандартной передачи электроэнергии с правом собственности на передаваемую мощность, за рамками номинальной в ситуациях, когда постоянный ток и обычные решения FACTS неконкурентоспособны. На стоимость систем постоянного тока сильно влияет стоимость станций преобразования. Для коротких расстояний передачи постоянного тока системные расходы преобладают над затратами на преобразующие станции. ВТСП-кабели лишены таких недостатков.

• Продление срока службы и улучшение использования активов. ВТСП-кабель представляет собой новое оружие для атаки на главного врага перегруженных городских систем передачи - тепло. С течением времени тепловые перегрузки ухудшают изоляцию кабеля. Разгружая перегруженные кабели и линии, стратегические врезки ВТСП-кабеля смогут снять тепло с городских силовых электросетей, которые более склонны к перегреву, как неизбежному результату увеличения нагрузок и проблем, связанных с размещением обычных способов расширения системы. Снижение нагрузки на существующие электрические системы позволит продлить срок службы обычных элементов системы. Этот подход также повышает общую эффективность использования активов и откладывает

"необходимость масштабных капитальных вложений, необходимых для замены стареющей и изношенной инфраструктуры.

• Расширение опций площадочного генератора. Так как это значительно снижает падение напряжения, ВТСП-кабель имеет возможность "снижать электрическую длину". Это означает, что новые генераторы могут быть расположены на большем расстоянии от городских нагрузок (там где земельные, трудовые и прочие затраты ниже), обеспечивая тот же уровень напряжения, как если бы они были расположены в центре города или рядом с ним. Таким образом, линии электропередачи ВТСП могут быть

развернуты как "виртуальные генераторы", чтобы решить проблемы энергоснабжения и реактивной мощности.

Пониженные электрические потери. ВТСП-кабели со специальной оптимизацией конструкции могут привести к большему снижению чистых потерь энергии, чем в любых обычных линиях и кабелях или неэкраниро-ванных ВТСП-кабелях с одним проводником на фазу, открывая путь для передачи электроэнергии с высоким КПД. Так как схемы ВТСП привлекают потоки энергии, то они, естественно, будут работать с большим коэффициентом емкости, снижая потери в других цепях и дополнительно увеличивая их эффективность.

Косвенная и натуральная экономия. В дополнение к экономии материальных затрат, ВТСП-кабели могут дать и экономию нематериальных затрат. Например, время монтажа может быть сокращено из-за уменьшения препятствий для размещения, связанное с компактным подземным монтажом и менее обременительными требованиями к выбору местоположения для оборудования низкого напряжения. ВТСП-кабели могут быть проложены через существующие, выведенные из эксплуатации подземные газо-, неф-те- или водопроводы, через существующие (действующие или нет) электрические кабелепроводы, в полосе отвода вдоль шоссе или железной дороги или через иные существующие коридоры. Пока ВТСП-кабели широко не продаются, и скорее всего они будут стоить больше, чем обычные кабели, но себестоимость полностью установленной кабельной системы может быть ниже, из-за меньших размеров требуемой площади, связанной с ВТСП-кабелями, а также способностью к повторному использованию существующей инфраструктуры там, где она существует, или возможностью использовать сверлильные станки вместо более дорогих и более разрушительных траншейных машин там, где такая инфраструктура не существует. Расширение возможных мест установки может уменьшить потребность в дорогостоящих и нестандартных средствах производства. Можно также исключить и косвенное воздействие на стоимость недвижимости в результате строительства воздушных линий. Сообщества, руководящие проектами ВТСП получат выгоду от более высокой оценки имущества, например, более высокой экономии от налога на имущество и более широких возможностей развития.

Пониженные местные затраты, связанные с перегрузкой. Возможно, самое главное преимущество - это быстрое завершение проектов модернизации электросетей, что приведет к устранению или ослаблению узких мест. Разрешение физических узких мест резко сократит затраты, связанные с перегрузкой, которая, в сегодняшнем неуютном рынке, в условиях несовершенной конкуренции, может привести к огромным штрафам от потребителей.

Сохранность окружающей среды. Кроме финансовых преимуществ, описанных выше, ВТСП-кабели дают ряд экологических преимуществ по сравнению с традиционными технологиями. Некоторые из этих преиму-

ществ исходят из схожих характеристик ВТСП-кабелей, что приводит к

снижению затрат на монтаж. Например:

1) Подземная установка ВТСП-кабеля позволит устранить визуальное воздействие воздушных линий.

2) Разрешения и нормативные требования различны, но обычно добиться снижения напряжения и разместить проекты соединения через ВТСП-кабель, а также получить разрешение легче, чем на новые установки сверхвысокого напряжения. Так как ВТСП-кабели используют новую технологию, которая работает при криогенных температурах с использованием жидкого азота в качестве охлаждающей жидкости, предварительно необходимо решить общественные проблемы и проблемы с регулирующими органами до их широкого внедрения.

3) Более короткая длина кабеля. Решение проблемы мощности потока с помощью более короткой длины кабеля и более компактной полосы отвода позволит уменьшить разрушительное воздействие строительства.

4) Уменьшенные потери. Уменьшенные потери в ВТСП-цепях, а также снижение потерь в обычных схемах, которые были перегружены. Применение ВТСП-кабеля в этих случаях приведет к снижению потребления топлива для производства электроэнергии.

5) Экологически безопасный диэлектрик. Жидкий азот в качестве охлаждающей жидкости для диэлектрика является хорошим выбором для ВТСП-кабеля, он стоит недорого, доступен и экологически безвреден.

6) Устранение электромагнитного поля. Коаксиальная конструкция ВТСП-кабеля, в сочетании с экраном ВТСП, полностью подавляет электромагнитные поля (ЭМП). Экранирование фазных токов является типичным примером конструкции ВТСП, это приводит к противодействию и взаимному поглощению полей. В результате, что подтвердилось лабораторными измерениями [2], ВТСП-кабели создают минимальное ЭМП (т.е. ниже уровня окружающей среды) вне сборки компактного кабеля. Устранение блуждающего магнитного поля дает возможность избежать потерь от вихревых токов в ближайших металлических кабелепроводах и других металлических конструкциях, устранить помехи в любых окружающих электрических кабелях: как в силовых, так и телекоммуникационных, и сделать индуктивность контура кабеля полностью независимой от конфигурации фаз.

7) Усовершенствованная диспетчеризация генератора. Возможно, наиболее значительной экологической выгодой, связанной с использованием ВТСП-кабелей, является ослабление ограничений на генератор, возникающее от расширения пропускной способности сетей. Как стало очевидным в последние несколько лет, сетевые ограничения могут увеличить дорогую поддержку старых и грязных так называемых "блоков обязательной выработки электроэнергии" (ЯМИ.), расположенных в центре населенных и урбанизированных районов. Эти ШУТЯ-генераторы, как правило, имеют более высокую тепловую мощность и выбросы, чем современные генераторы. Ослабление диспетчерских ограничений приведет к снижению региональных воздушных выбросов и топливных затрат, что положительно скажется и на здоровье населения и на ком-

мунальных тарифах. Модернизация ВТСП-кабелем может быть полезна в ситуациях, где другие типы модернизации сетей не допускаются. Ни ВТСП-кабель, ни любая другая форма расширения сети не может устранить необходимость в местных генерирующих мощностях по определенным системным причинам (например, локальное электрическое напряжение поддержки, способность электростанции к пуску без питания собственных нужд от энергосистемы). Однако стратегии, которые позволяют снижать эксплуатационные уровни для этих RMR-объектов, могут принести значительные экономические и экологические выгоды.

Помимо систем передачи мощности, сверхпроводящие проводники широко используются в различных устройствах для создания мощных магнитных полей с величиной индукции до 4Т. Они нашли применение в ряде уникальных проектов. В частности, они используются в реализуемом с 2000 г. национальном проекте Китая EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) [3]. EAST является крупным научным проектом, который был одобрен правительством Китая в качестве национального проекта в 1998 году. Научно-техническими задачами проекта EAST являются изучение физических аспектов бесперебойной работы установки Токамак и создание технологической базы полностью сверхпроводящих установок. Этап строительства начался с 2000 года. Сутью проекта EAST является полная сверхпроводящая установка Токамак с некруговой створчатой вакуумной камерой и облицовочными компонентами для активного охлаждения плазмы. Установка имеет 10 м в высоту, 7,6 м в диаметре и весит 414 тонн. Здесь используется электромагнит с обмоткой из сверхпроводника для создания торроидального поля, состоящий из 16-ти секций, и электромагнит для создания соленоидального поля, состоящий также из 16-ти секций [4]. Общий вес магнитной системы, определяемой, в основном, весом сверхпроводящих обмоток, составляет 194 т. Переход установки от стадии строительства к стадии физической эксплуатации был совершен в сентябре 2006, после получения первой плазмы.

На рис. 1.2 приведен внешний вид системы EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), а на рис. 1.3 - внешний вид используемых в системе EAST секций катушек.

Рисунок 1.2 - Внешний вид системы EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak)

б)

Рисунок 1.3 - Внешний вид используемых в системе EAST секций катушек:

а) - секция катушки магнитной системы торроидального поля

б) - секция катушки магнитной системы соленоидального поля

В течение последних лет, китайские промышленники при активной поддержке государственных органов, таких как: Китайская Национальная программа научных исследований и развития высоких технологий, Национальный фонд естественных наук Китая и Китайская Национальная программа фундаментальных исследований, область прикладной сверхпроводимости в Китае развивалась в различных направлениях. В крупномасштабных проектах, таких как EAST, ИТЭР (Международный термоядерный экспериментальный реактор) и FAIR (мощности для исследования ионов и антипротонов), институты и промышленные предприятия тесно сотрудничали в крупномасштабном проектировании и изготовлении различных сверхпроводящих проводников и магнитов. После успешной разработки, изготовления и эксплуатации крупномасштабной сверхпроводящей магнитной системы EAST, в Китае была создана научная база для развития сверхпроводящих технологий. Во время строительства экспериментальной системы EAST было разработано много связанных с ИТЭР технологий, например, крупномасштабные технологии сверхпроводящих магнитов, технология высокотемпературных сверхпроводящих токовводов (ВТСП-токовводы), технологии тестирования сверхпроводящих магнитов, крупномасштабные криогенные технологии, технологии систем электроснабжения при помощи сверхпроводников и т.д. [3].

Другой крупный проект, в котором используются сверхпроводники, является частью программы большого магнита (LCP) национальной лаборатории Оак Ридж (ORNL) [5]. Фирмы Westinghouse и Oxford-Aireo скооперировались в разработке и производстве большого сверхпроводящего магнита, который использует один из самых высокотехнологичных сверхпроводников, когда-либо применяемых. В окончательной форме проводник представляет собой 486 жил (каждая из которых состоит из 2869 нитей в 3,5 мкм), закрытых в оболочку из

стали и заполненную гелием. Целостность основной ленты и сварного шва жизненно важны, потому что утечка хладагента гелия может привести к перегреванию и ухудшению свойств сверхпроводника, а так же повредить вакуумной системе. Проблема осложнялась тем, что ремонт сварных соединений на оболочке после обработки осаждений мог привести к локальным неадекватным механическим свойствам. Таким образом, был необходим неразрушающий контроль качества для своевременного выявления потенциальных утечек и исправлению положения. Внешний вид большого сверхпроводящего магнита программы ЬСР представлен на рис. 1.4.

Рисунок 1.4 - Внешний вид большого сверхпроводящего магнита программы LCP

Одним из детекторов общего назначения в проекте Большого Адронного Коллайдера (БАК) научно-исследовательского центра Европейского совета ядерных исследований (ЦЕРН) является компактный мюонный соленоид (KMC) [32]. Ключевым элементом детектора KMC является сверхпроводящий магнит, создающий магнитное поле 4 Тл внутри вакуумной трубы диаметром 6 м и длиной 12,5 м. Примерно 2000 км сверхпроводящего провода были использованы ЦЕРНом для создания сверхпроводящего соленоида KMC. Жила провода состоит из стабилизированных медью NbTi-нитей с экраном из ниобия. Отдельные жилы идентифицируются специальной структурой из NbTi-нитей, выбранных во время укладки одиночных непрерывных волокон. Проводник состоит из кабеля, заключенного в матрицу из алюминия, полученного в процессе экструзии, совместно со специальным непрерывным процессом электроннолучевой сварки с двумя профилями из алюминиевого сплава, действующими как механическое укрепление [33,34]. Расположение сверхпроводящих жил было оптимизировано таким образом, чтобы изготовить 32-жильный кабель с размерами, допускающими его размещение в чистом алюминии, и одновременно минимизировать ухудшение электрических свойств жил во время производственного процесса создания проводника. На рис. 1.5 изображен процесс уста-

новки детектора KMC в ЦЕРНе.

Рисунок 1.5 - Монтаж детектора KMC в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (ЦЕРН)

1.2 КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ

СВЕРХПРОВОДНИКОВ

Интерес к сверхпроводящим кабелям питания восходит к 1960-х годам, но поскольку обычные металлические сверхпроводники требуют охлаждение жидким гелием, эти кабельные системы были неоправданно сложными и экономически неприемлемыми. Интерес к этой области возобновился после открытия высокотемпературных сверхпроводников на керамической основе в конце 1980-х годов, что позволило использовать жидкий азот в качестве охладителя при -200°С. Жидкий азот широко используется в промышленности и признан в качестве дешевого, доступного и экологически безопасного хладагента. Азот - это инертный газ, который составляет 79% атмосферы Земли.

В настоящее время существует два основных типа высокотемпературных сверхпроводящих кабеля (ВТСП) [2]. Наиболее простая конструкция - это один проводник, состоящий из жил ВТСП на гибком сердечнике, находящийся в канале, наполненном жидким азотом. Эта конструкция кабеля, представленная на рис. 1.6, имеет внешний диэлектрический теплоизоляционный слой с комнатной температурой, обычно называемый теплый диэлектрик. Это слой, обмотанный вокруг трубы с жидким азотом внутри - первый, содержащийся в теплоизоляционном слое (криостате). Электрическая изоляция применяется на внешней стенке криостата. Этот кабель дает высокую плотность мощности и использует наименьшее количество сверхпроводников для данного уровня передачи мощности. Недостатками этой конструкции, по сравнению с другими сверхпроводящими кабелями, являются: более высокие электрические потери (и, следо-

вательно, требование строительства станций охлаждения через короткие промежутки), высокая индуктивность, требующая разделение фаз для уменьшения нагрева из-за вихревых токов, и контроль над побочными электромагнитными полями (ЭМП) вблизи кабеля.

Защитный слой Лента ВТСП Несущии каркас

Внутренний поток жидкого аэота

Наружный экран криогенного ограждения

Медный экран

Высоковольтный диэлектрик

Внутренний экран криогенного ограждения

Наружный поток жидкого азота

Рисунок 1.6 - Однофазный кабель с теплым диэлектриком

Наличие электрических и магнитных полей требует определенного зазора между фазами (см. рис. 1.7). Такой тип конструкции с теплым диэлектриком ВТСП является наиболее желательным для установок среднего напряжения.

Рисунок 1.7- Три отдельные фазы конструкции с теплым диэлектриком

Альтернативная конструкция, представленная на рис. 1.8, использует концентрические повивы в сверхпроводнике и диэлектрический материал, обеспечивающий электрическую изоляцию при криогенных температурах. Жидкий азот протекает между слоями провода, обеспечивая охлаждение и способствуя диэлектрической изоляции между центральным слоем проводника и наружным слоем экрана. Материал сохраняет свойства диэлектрика при -200°С, а эту архитектуру кабеля часто называют коаксиальной с холодным диэлектриком. Такие кабели имеют ряд важных преимуществ, включая повышенную нагрузку по току, сокращение потерь переменного тока, низкую индуктивность, а также полное подавление побочных электромагнитных полей вне сборки кабеля. Уменьшение потерь переменного тока увеличивает расстояние между станциями охлаждения и вспомогательным энергетическим оборудованием, необходимым для обеспечения их надежной работы.

Наружная оболочка каб«ля

Наружный жран криогенного ограждения

Внутренний экран криогенного ограждения

Поток жидкого азота

Лента 8ТСП (проводник;

Защитный медный слои стабилизации экрана

Лента ВТСП (экран)

Высоковольтный диэлектрик

Рисунок 1.8- Однофазный кабель с холодным диэлектриком

Недавно опубликованы исследования по нескольким кабельным программам и проблемам надежности, где подчеркивается значительное уменьшение сопротивления коаксиальных кабелей с холодным диэлектриком [6]. Сопротивление в электрической цепи определяет мощность потока на участке среди множества кабелей, подключенных параллельно. Мощность потока в цепи обратно пропорциональна сопротивлению. Таким образом, при равенстве других факторов (приложенное напряжение и фазовый угол), коаксиальный ВТСП кабель будет выдерживать большую нагрузку, чем обычный кабель, подключенный параллельно к тем же двум точкам сети. Индуктивность кабеля с холодным диэлектриком до шести раз ниже, чем у обычных кабелей, и в двадцать раз ниже, чем у воздушной линии с тем же напряжением (см. таблицу 1.1).

Таблица 1.1- Электрические характеристики ВТСП кабеля с холодным диэлектриком, кабеля из сшитого полиэтилена и обычных воздушных линий электропередач (класс кабеля: 120 кВ)

Технология Сопротивле- Индуктив- Емкость

ние ность (нФ/км)

Кабель с холодным 0.0001 0.06 200 1.08

диэлектриком

Обычный кабель из 0,03 0,36 257 1.4

сшитого полиэтиле-

на (ХЬРЕ)

Воздушная линия 0,08 1,26 8.8 0.05

Это свойство низкого сопротивления является специфичным для коаксиальных ВТСП кабелей. Впрочем, такие три кабеля с очень низким сопротивлением (УЫ) могут быть объединены, что даст дополнительные преимущества. Коаксиальные трехфазные кабели не создают электромагнитных полей и имеют компактную конструкцию, которая оптимизирует процесс использования лент ВТСП (см. рис. 1.9). Они пригодны для средних напряжений. Три фазы в одном криогенном изоляционном ограждении не создают электромагнитных полей и компактны по конструкции. В криогенном изоляционном ограждении имеют место усадки и расширения. Эта геометрия подходит для среднего напряжения и нижней части высокого напряжения. И наконец, три отдельные фазы в кабеле не создают электромагнитного поля, и он может достигать наибольшей единичной длины. Эта возможность особенно подходит для высокого напряжения.

Коаксиальные трехфазные кабели

3 отдельных фазы

Три фазы в одном криогенном изоляционном ограждении

Рисунок 1.9 - Схематичное изображение коаксиальных трехфазных кабелей

Поскольку сверхпроводящий кабель компактен и может передать большое количество электроэнергии, то это позволяет более эффективно использовать переполненное подземное пространство, где и так уже много трубопроводов и других линий. Сверхпроводящий кабель уменьшает общую стоимость монтажа по сравнению с обычным кабелем [1]. Разработка сверхпроводящих проводников на основе висмута и разработанный не так давно метод спекания под давлением позволили развернуть массовое производство относительно дешевого и длинного провода с большой величиной критического тока. Критический ток сверхпроводящего такого сверхпроводника превышает 130 А на провод (сечением 4 мм х 0.2 мм), а сам провод имеет увеличенный предел прочности на разрыв до 140 МПа (в реальном масштабе времени), что является важным механическим свойством для практического применения кабеля. Более того при массовом производстве похожие характеристики можно получить и для кабеля длиной в 1 километр. Схема такого сверхпроводящего кабеля показана рис. 1.10. Проводник образуется путем спиральной намотки сверхпроводящих проводов на основе висмута на несущий каркас. Полипропиленовая слоистая бумага (РРЬР) используется для электрической изоляции благодаря своей хорошей электрической плотности изоляции и малым диэлектрическим потерям при низких температурах, а жидкий азот, помимо охлаждения, работает и как

кабельный изоляционный компаунд. На внешней стороне слоя изоляции сверхпроводящий провод из того же самого материала, что и проводник, намотан спирально для образования слоя экрана.

Внутренняя труда со спиральными го<|>|>.ши Тепло ¡ЛШЛТНОЄ покрытие Наружная труда со спиральными гофрами Наружная оболочка

Канал для потока жидкого а) от а

Жила кооеля

НесуЩИЙ К«1|Ж«1С сверхпроводящий проводник

электрическая-

и>оляция

сверхпроводящий »кран

Рисунок 1.10 - Схема структуры сверхпроводящего проводника на основе висмута

Каждый слой экрана каждой жилы соединены между собой на обоих концах кабеля так, чтобы электрический ток той же самой величины, что и в проводнике, наводился в слое экрана в обратном направлении, тем самым уменьшая утечку электромагнитного поля вне кабеля до нуля. Три жилы переплетены между собой и все это помещено в трубу со спиральными гофрами из двойного слоя нержавеющей стали. Теплозащитное покрытие помещается между внутренними и наружными трубами нержавеющий стали со спиральными гофрами, где создается вакуум для улучшения качества теплозащитного покрытия.

В начале 2003 года правительство Китая решило присоединиться к проекту ИТЭР (Международный термоядерный экспериментальный реактор). Взносом Китая, в виде товаров и услуг, являлся комплекс мер по поставке материально-технического снабжения с двенадцатью комплектными поставками, и четыре из них - по прикладной сверхпроводимости, например: TF проводники (тороидальное поле), PF проводники (полоидальное поле) и корректирующие катушки индуктивности. Поскольку Китай поддерживает множество научных программ по сверхпроводимости при сотрудничестве с китайскими промышленниками, недавно были запущены проектные и конструкторские работы по ключевым техническим решениям технологии сверхпроводимости для проекта ИТЭР в Китае [3]. Китай будет предлагать около 6,7 км TF проводников с 30 тоннами Nb3Sn нитей, 44 км PF проводников с 140 тоннами нитей NbTi и дополнительно 8 км провода для СС (корректирующих катушек), а также фидеры с 6 тоннами нитей NbTi. Технология многонитевых NbTi и Nb3Sn проводов была разработана Северо-западным институтом исследования цветных металлов и компанией Western Superconducting Technologies Co., Ltd.

Для изготовления многожильных проводов №>38п в соответствии со спецификацией ИТЭР использовалась технология внутреннего источника олова. Основные стержни 8п-Т1, с содержанием Т1 в 2-3% массы, были изготовлены при помощи метода электролучевой плавки металлов, а Та барьер был использован в качестве диффузионного барьера. Вес заготовки с 19 вставками мог достигать 50 кг и единичная длина окончательного жгута с диаметром 0,82 мм может быть 3000-5000 м. Толщина нити Мэ после окончательной холодной обработки составляет 5 мкм. Термическая обработка для ЫЬ38п нити в вакууме или в Аг-атмосфере была разделена на две стадии: низкотемпературной обработки (<575°С) для процесса бронзирования и высокотемпературной обработки (600°С-700°С) для формирования сверхпроводящей фазы ТчП^п через диффузию в твердой фазе. Общее время термической обработки составляет около 300400 часов. Поперечное сечение нити Мэ38п показано на рис. 1.11. Для получения оптимальных свойств №>38п нитей, были оптимизированы параметры обработки и проведены множественные серии экспериментов [3].

Рисунок 1.11 - Поперечное сечение нити ЫЪ38п диаметром 0,77 мм

При сотрудничестве с промышленниками Китая были изготовлены модели шести медных ТР (тороидальное поле) кабелей и четыре ТБ сверхпроводящих кабеля. Было выполнено тестирование их макроструктуры, тестирование механических свойств при комнатной температуре, неразрушающий контроль (ультразвуковой, вихретоковый), тестирование магнитной проницаемости, испытание на утечку гелия, габаритная экспертиза и анализ химического состава. Модель ТР-проводника показана на рис. 1.12.

Рисунок 1.12 - Модель TF-проводника

Конструкция сверхпроводящих жил для детектора KMC, используемого в проекте Большого Адронного Коллайдера, основывается на опыте, полученном учеными ЦЕРНа во время предыдущего изготовления соленоидов с алюминиевой стабилизацией и сверхпроводящих диполей для БАК [32]. Сверхпроводящие жилы детектора KMC состоят из нитей сплава высокой однородности NbTi с экраном из ниобия и соэкструдированных в матрице из меди высокой чистоты. Для того чтобы идентифицировать 32 жилы внутри кабеля, выбирается специальная структура нитей NbTi при укладке одиночных непрерывных волокон. KMC жилы идентифицируются путем добавления одной, двух или трех NbTi нитей в определенные позиции в центральном медном сердечнике каждой нити. Два поперечных сечения жилы с разными центральными структурами показаны на рис. 1.13. Для кабелей KMC потребовалось 8 видов различных структур и все они были успешно получены.

Вид 1 Вид 8

Рисунок 1.13- Поперечное сечение двух разных жил детектора KMC проекта БАК, показывающее два вида структуры нитей NbTi для идентификации жилы

В целом, современное поколение силовых сверхпроводящих кабелей имеют схожую структуру (показано на рис. 1.14) [7]. Они состоят из несколь-

ких слоев, навитых на центральный несущий каркас, который несет охлаждающую жидкость для кабеля. Слои сами навиты ленточными проводниками, которые содержат сверхпроводящий материал, как правило, в виде множества нитей. Слои электрически изолированы друг от друга и спаянны между собой на концах кабеля.

Рисунок 1.14 - Общая схема структуры современных сверхпроводящих кабелей

с четырьмя слоями токопроводящей жилы

Объемные исследования в области обеспечения качества сверхпроводников в электросетях были проведены крупной японской электротехнической корпорацией Sumitomo Electric Industries (SEI) [1]. Исследования SEI подтвердили, что токоподводы и магниты, которые они произвели, показывают хорошую надежность в течение нескольких лет (см. таблицу 1.2). Если не прилагается никакая внешняя сила или если кабель разработан, чтобы противостоять внешним силам, то сверхпроводящие кабели будут неизменно выдерживать свои характеристики. Так как во время работы изменения в температуре в сверхпроводящем кабеле очень небольшие, то нет никаких причин, которые могут привести к ухудшению их качества. Следовательно, можно ожидать их устойчивой работы. Далее, в отношении теплового расширения и сжатия кабеля, при его охлаждении и нагревании, SEI спроектировал жилу кабеля, скрученную свободно с заданной слабиной, чтобы нейтрализовать этот процесс и таким образом уменьшить воздействие, которое он производит [8]. Непрерывность испытания под нагрузкой превысила 2400 часов и была успешной [9], никаких изменений или ухудшений в сверхпроводящем кабеле во время испытания не было выявлено.

Таблица 1.2 - Долговечность высокотемпературного сверхпроводника в токо-

проводе и магните

пользователь И.СПьПЙКИц ЦИКОЛ О ЛД1 ЦП»,; е«брояспы:ам!!4 И С .у П Ы.1Г

токоподвод $К система 1} Г.С1 (Дек. 1903 - Сен». 1908} >200 циклов Бе! ухудшения

Компания А Пикейный ТИП.'Лч'Шо циклов Хорошая долговечность при механической вибрации

ДугоБой тилл'.спьианке на воздействие искорйний <2;!2 ■ 38 К

магнит Компания Б >100 Ц1ИСП06 Ессбуз Бе; ухудшения

Сверхпроводящие кабельные проекты ускоренно продвигаются в Японии и за границей в целях коммерциализации этой технологии. В США разработкой сверхпроводящих кабелей занимается Министерство энергетики США в рамках проекта Инициативного партнерства по сверхпроводимости (8Р1). К примеру, испытание сверхпроводящего кабеля на 120 м, проведенное в Детройте, было неудачным, но кабель на 30 м компании 8оиИттге успешно проработал более 28 ООО часов [10]. В последнее время были начаты три новых проекта, которые ускорят развитие сверхпроводящих кабелей. Эти проекты предпринимаются как часть инициативы по использованию сверхпроводящих кабелей для усиления надежности энергосистемы США, которая показала свою уязвимость во время веерных отключений электроэнергии в августе 2003 и в октябре 2012 в Нью-Йорке.

По сравнению с обычными воздушными линиями и подземными медными кабелями, наиболее отличительным свойством ВТСП-кабеля является его управляемость [2]. При врезке в действующие сети, состоящие из обычных элементов с более высоким сопротивлением, ВТСП-кабели будут действовать как "пожиратели тока", естественно пропуская ток или потоки мощности через себя. В самом деле, если не осуществлять модификацию, врезка этих кабелей в сети, которые уже имеют существующие параллельные пути с более высоким сопротивлением, будет резко сокращать количество потоков, которые, в противном случае, могли бы появиться в других стандартных сетевых элементах. С точки зрения проектирования линий передачи, этот атрибут "пожирания тока" является обоюдоострым мечом. Полная мощность после модернизации ВТСП-кабелем не может быть использована первоначально потому, что кабель может сразу представлять собой единственное крупнейшее нежелательное эксплуатационное ограничение в системе. Однако, при рассмотрении иной точки зрения, низкое сопротивление может дать и важные преимущества. В некоторых случаях может быть намного проще и дешевле "оттянуть" мощность из каналов высокой емкости, которая течет прямо в "карман нагрузки" по кабелю с низким сопротивлением, чем на площадке создавать и "проталкивать" сопоставимые

количества мощности в то же самое место в сети с использованием традиционных подходов. Кроме того, сопротивление может быть добавлено к цепи ВТСП просто и недорого, путем установки обычного оборудования подстанции, например катушек индуктивности или фазовых регуляторов, дающих эффективное и экономичное управление потоками в ВТСП-кабелях. Таким образом, сверхпроводящие кабели с очень низким сопротивлением могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы работать как полностью управляемые цепи постоянного тока, хотя они работают в синхронной среде переменного тока, и, тем самым, избегают затрат на создание станций преобразования переменного тока в постоянный. Кроме того, небольшие и менее дорогие фазовые регуляторы смогут дать ту же степень контроля над цепями ВТСП, как большое дорогостоящее оборудование сдвига фаз, необходимое в обычных схемах. В общем, кабель ВТСП являет собой перспективу ненавязчивой, с низким уровнем воздействия, и полностью контролируемой передачи электроэнергии, работающей с высокими напряжениями в линии электропередачи или распределительных устройствах в рамках существующей сети переменного тока. Внедрение ВТСП-кабеля в арсенал проектирования передачи электроэнергии также предполагает мощную новую стратегию для расширения пропускной способности сети. При достижении пределов нагрева электросетей появляются и узкие места. Исторически сложилось так, что энергосистемы по возможности предпочитали снимать эти узкие места строительством воздушных линий, что, как правило, было наименее затратным решением. Однако этот подход становится все сложнее, особенно в городе из-за пространственных ограничений. Более того, недавний опыт показал, что узкие места часто возникают в городских районах и вокруг них в сочетании с короткими расстояниями и высокой стоимостью недвижимости, а это делает кабель ВТСП жизнеспособным альтернативным решением. В таких ситуациях проблемы мощности потока могут быть решены путем совмещения существующих традиционных линий электропередач и кабелей относительно короткими, стратегическими врезками ВТСП-кабеля в этих перегруженных зонах. Такой подход позволит взять ток от других обычных сетевых элементов, действующих вблизи границ зон. Путем уменьшения тока высокого напряжения и связанного с этим перегрева существующих линий, ВТСП-кабели могут замедлить или предотвратить диэлектрическое старение, отжиг и другие процессы, которые часто вызывают старение и неисправности у обычных кабелей или линий. Разумное использование такой стратегии увеличит пропускную способность сетей, продлит срок службы элементов обычных сетей и улучшит общее использование активов при меньших затратах и с гораздо меньшим воздействием на окружающую среду, чем в результате обычной стратегии обновления глобальной сети [2].

Японскими исследователями из Токийского Универсйтета исследовалась первопричина разницы между измеренными потерями переменного тока и данными, полученными с исследования короткого образца сверхпроводникового кабеля [11]. Осевое поле из-за беспорядочного шага намотки проводника и экрана ленты имеет незначительное влияние на потери от вихревых токов в стабилизаторе. Смещение направления тока в проводнике от угла свивки кабеля

делает сопоставимыми потери от вихревых токов. В 1980-х годах авторы создали пять 10-ти метровых сверхпроводящих силовых кабелей из сплава №>38п [12,13]. Испытания кабелей протекающим током были проведены с охлаждением жидким или сверхкритическим гелием. Жила кабеля состояла из двух слоев лент со спиральной намоткой, один для переноса тока, а другой для экрана. Электрическая изоляция представляла собой обмотку из пластиковых лент. Контрмеры против теплового сжатия являлись одними из основных факторов в конструкции данного типа кабеля, особенно когда используемые сверхпроводящие материалы были довольно хрупкими. Последний кабель ">Г разрабатывался для подавления напряжения теплового сжатия внутри кабеля с учетом компромисса между идеальной конструкцией и ограничений в сборке. Потери переменного тока в последнем кабеле "Ы" были сокращены примерно на 1/5 -1/10, в сравнении с другим кабелем. Тем не менее, они были в десять раз больше, чем в материале ленты. Для расследования причин, вызвавших повышенные потери переменного тока в кабеле, кабель "М" был разобран после измерения в нем потерь переменного тока. Было обнаружено некоторое ухудшение качества №>38п ленты со следами стабилизатора на ее краях. На кабеле "ТчГ не было такого ухудшения.

Потери от вихревых токов в каркасе и стабилизаторе были рассчитаны с использованием данных с разобранного кабеля "Ы". В ходе исследований было выявлено, что влияние разного шага намотки между слоем переноса и слоем экрана было равно одной десятой от потерь в материале ленты. Различие шага намотки не является главной причиной повышения потерь переменного тока. С точки зрения распределения тока, его направление на внешней поверхности проводника переноса заметно влияет на потери от вихревых токов. Если его направление отличается от угла свивки ленты проводника на пять процентов, то потери от вихревого тока поднимаются до уровня потерь переменного тока в материале ленты [11].

Для коротких образцов сверхпроводящих проводов существует несколько способов измерения и оценки их качества [14]. Стандарты ГСБА (Международный комитет по перспективным ускорителям) охватывают процедуры для оценки характеристики сплава МэТ1 с медной стабилизацией для сверхпроводящих проводов и кабелей для магнитов ускорителя. По этим стандартам соотношение медь/не медь, задаваемое как «плотность не-Си/к плотности Си * (массовый процент провода - массовый процент нити)/массовый процент нити», должно определяться химическим процессом. Образец чистого провода в 300 мм должен быть взвешенным с точностью 10-4 г, а затем погружен в 50% раствор азотной кислоты для получения сверхпроводящих нитей. Они должны быть промыты и высушены, а потом взвешены снова. Поперечное сечение нити должно сравниваться с расчетным из магнитных измерений. Поверхность провода не должна иметь никаких дефектов. Шаг свивки провода должен быть от 5 до 30 раз больше диаметра провода. Провод должен выдерживать испытание на резкий изгиб без образования каких-либо трещин, и испытание на упругое последействие. Испытание вихревыми токами, по стандартам 1СРА, проводится для обнаружения дефектов и пространственных изменений провода.

На основе результатов межлабораторного сравнения измерений критического тока ЫЬ38п в рамках проекта Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР) были разработаны стандарты критического тока сверхпроводника для термоядерного синтеза. По этим стандартам критический ток определяется при температуре испытания в 4.2 К, внешнем поле в 12 Тл и критерии 0.1 мкВ/см. Измерения включают потери на гистерезис, соотношение медь/не медь, толщину Сг и шаг свивки. Монтаж образца в данном случае является довольно трудоемким. Сердечник для реакции и сердечник для измерения выполняются из сплава Тл-6А1-4У. Использование этого высокотемпературного сплава позволяет избежать необходимости передачи образца между сердечниками, таким образом, снижая вероятность случайного механического повреждения. Недорогой и немагнитный Сплав Ть6А1-4У обладает низким коэффициентом теплового расширения, высоким электрическим сопротивлением и низким коэффициентом удельного сопротивления. Сердечник для реакции состоит из трех частей сплава Тк основной трубки и двух съемных концевых колец. Основная трубка имеет спиральные канавки на внешней поверхности для крепления образца. Концевые кольца удерживаются на главной трубке пружинным зажимом из нержавеющей стали, который крепится в парных отверстиях в прилегающих частях. Концевые кольца подвергнуты механической обработке для обеспечения единого диаметра катушки для образца. Удерживающие провода небольшого диаметра используются для связывания образца с каждым концевым кольцом, что позволяет прикрепить катушку к сердечнику. Образец намотан на сердечнике из сплава Тл и имеет от 1,5 до 2,5 дополнительных витков на концевых кольцах. После завершения фазы реакции концевые кольца удаляются, а витки на конце каждого образца обрезаются на 3/4. Если на проводе есть покрытие из Сг, то оно удаляется из зон вблизи токоведущих контактов и отводов напряжения. Контактные токовые кольца из Си крепятся при помощи пружинных зажимов (сердечник для измерения). Сначала один конец образца закрепляется на главной трубке, а затем провод укладывается в канавку, начиная с закрепленного конца, и заканчивается на противоположном конце, где также закрепляется. Концы образца затем припаиваются к контактным кольцам из Си, а отводы для напряжения припаиваются к образцу. В результате получается образец, подготовленный для измерений. Ток подается на образец прижатием контактов к каждому кольцу из Си. Это делает образец, подготовленный для измерений, взаимозаменяемым. Механизм прижатия контакта должен быть разработан таким образом, чтобы передача крутильных деформаций на сердечник или образец сводилась к минимуму. Тепловое сжатие сплава Т1, при изменении температуры от 295 К до 4 К, равно 0.17%. Поскольку тепловое сжатие провода МэзБп на 0,11% больше, чем у сердечника из сплава Т1, то провод сжимается относительно сердечника при его охлаждении до температуры измерения. Этот эффект сжатия уменьшает необходимость использования внешней обвязки образца, если сила Лоренца направлена радиально внутрь оси сердечника. Дифференциальное сжатие приводит провод к окружной деформации и создает поперечное напряжение и небольшое сгибающее усилие. Прочность на окружную деформацию имеет большое значение и может увеличить 1с относи-

тельно его истинного значения (путем сокращения предварительного сжатия нитей на бронзовой матрице). Сплав Ti является сверхпроводящим при 4.2 К и магнитном поле ниже 2 Тл.

Одно из исследований по этим стандартам было выполнено на проводе Nb3Sn, использованного в межлабораторном сравнении ИТЭР. Провод длиной 450 м был поочередно разделен на 10 метровые и 100 метровые куски. Исследования однородности были проведены по показателям: 1с, потерям переменного тока, соотношения медь/не медь и коэффициента остаточного сопротивления на десяти образцах, вырезанных из 10-метровых кусков. Каждый образец был оснащен тремя парами смежных отводов напряжения (вверху, в центре, внизу), чьи вольт-амперные характеристики измерялись одновременно. Измерения проводились при семи магнитных полях напряженностью от 6 Тл до 12 Тл и при температурах от 4.02 К до 4,2 К, и были повторены три раза. Для коррекции профиля магнитного поля в каждой зоне отвода была проведена корректировка измеренного 1с первого порядка, что составило около 0,4% при 12 Тл. Расчетная погрешность измерений 1с была равна 2%, при точности в 1%.

В результате этих измерений было получено, что значения 1с имеют и больший диапазон и коэффициент вариаций при 12 Тл, чем при 6 Тл. 1с оказался несколько неоднороден по всей длине проводника. Диапазон значений на— трех парах отводов напряжения на каждом образце указывает на локальную неоднородность. Возможными источниками неоднородности могут являться:

1. любое изменение внутренних свойств в проводнике;

2. неоднородное предварительное сжатие;

3. некоторая механическая нестабильность вдоль длины образца. Например, слабое звено в проводнике может сосредоточить в себе всю напряженность.

Изменения в напряженности вдоль провода данного образца и случайное повреждение образца маловероятны [14].

Высокотехнологичная природа проекта Магнит корпорации CMS, его размер и сложность, а также огромное количество поставщиков оборудования со всего мира требуют использования общей системы управления качеством [15]. Это требование основано на предотвращении появления дефектов и непрерывном процессе совершенствования с опорой на план обеспечения качества, как это предусмотрено для всего проекта БАК (Большого Адронного Кол-лайдера), в том числе и для будущих экспериментов. Общее управление качеством означает соблюдение качества, начиная со стадии проектирования и вплоть до завершения проекта. Оно охватывает все производство, обработку, поставку, испытание, ввод в эксплуатацию, саму эксплуатацию и техническое обслуживание вместе с необходимой документацией на упомянутые выше этапы и связанные с ними программы планирования и составления графиков работ. Суть обеспечения качества: описание того, что должно быть сделано и осуществление того, что было написано. Целью плана обеспечения качества является установление рамок и руководящих принципов, чтобы сделать сотрудничество возможным и успешным. Это упрощает работу и позволяет многочисленным партнерам Проекта Магнит корпорации CMS работать по одним и

тем же стандартам, что облегчает общение и понимание. Окончательный план обеспечения качества Проекта Магнит корпорации CMS будет основываться на рекомендациях, установленных в стандарте "Система обеспечения качества ISO 9001". Этот план представляет собой письменное описание технологий и структур, которые будут задействованы корпорацией CMS. План обеспечения качества корпорации CMS состоит из четырех уровней:

• уровень А - Вводная информация. Этот раздел охватывает все основные процедуры от разработки наименования продукта и идентификации до стандартов написания документа и системы идентификации, а также разработки различных кодов для упрощения взаимного общения по всему проекту. Цель настоящего раздела заключается в эффективной идентификации документов для Проекта Магнит и возможности эффективного определения и нахождения любого элемента (изделия и компонентов) в своей окончательной позиции, пока он включен в PBS (иерархическая структура проекта). Кроме того, в этом разделе описываются категории обеспечения качества (QAC) и определяются руководящие принципы для утверждения категорий обеспечения качества для каждого элемента.

• уровень В - Управление обеспечением качества. Этот раздел охватывает организационные вопросы, необходимые для координации и управления Проектом Магнит: план управления, иерархическая структура, процесс составления графиков и стандарты, контроль над отклонениями от первоначального проекта и управление изменениями.

• уровень С - Управление качеством по время выполнения работ. Этот раздел посвящен определению стратегии обеспечения качества процессов в течение всего срока службы продукта, от этапа проектирования до этапа поставки, в нем учитывается проектирование, закупки, весь процесс изготовления и различная логистика (обработка, хранение, упаковка, доставка).

• уровень D - Руководство по результатам проверки качества. Этот раздел охватывает все вопросы, касающиеся процедур контроля качества, которые определены и осуществляются различными подсистемами корпорации CMS. Результаты проверки качества отражаются через: экспертизу и приемо-сдаточные испытания, контроль измерительного и испытательного оборудования, учет контроля качества, аудит внутреннего качества. Для процедуры приемки предусматриваются серии испытаний для каждого продукта. В случае несоответствия будет представлен доклад и решение, что необходимо сделать.

Ниже перечислены контрольные испытания, которые предусмотрены для обеспечения конечного качества важнейших элементов в процессе промышленного производства провода катушки для Проекта Магнит: 1. Сверхпроводящая жила:

1.1.химический анализ исходных материалов;

1.2.измерения вихревых токов в готовом проводнике;

1.3.проверка диаметра непрерывной жилы, точечные замеры коэффициента

«Медь/Не медь»;

1.4.измерение коэффициента остаточного сопротивления (RRR) медной матрицы;

1.5.критический ток жил до и после формирования кабеля и после экструзии вставки.

2. Формирование кабеля Резерфордовского типа:

2.1.для контроля качества кабеля и определения его свойств при пропускании тока, проверка нитей будет осуществляться на образцах, взятых из начала и конца кабеля;

2.2.измерения на отдельных жилах должны показать, что изменение находится в пределах допусков;

2.3.во время процесса производства предусмотрены реальные измерения размеров элементов и контроль усилия протяжки кабеля, чтобы убедиться, что кабель не поврежден.

3. Экструзия. В ходе процесса экструзии проводника должны быть выполнены следующие проверки:

3.1.контроль температуры предварительного нагрева заготовки;

3.2.температура экструзии;

3.3.продолжительность операции остановки;

3.4.прилагаемое давление;

3.5. скорость.

4. Заземляющая перемычка кабельных оболочек на кабеле Резерфордовского типа с поверхностью контакта из чистого алюминия. После экструзии короткие образцы по 250 мм из экструдированного кабеля будут подготовлены для испытаний на растяжение, а ультразвуковые испытания будут проводиться на коротких образцах, полученных с обоих концов вставки. Для этих испытаний будет использоваться ультразвуковой эхо-импульсный метод, однако, для реального измерения заземляющих перемычек кабельных оболочек может быть предложен и иной метод. В автономном режиме будут проведены испытания:

4.1.испытание на изгиб;

4.2.макро- и микрофотографии, электронно-зондовый микроанализ качества заземляющих перемычек кабельных оболочек;

4.3.измерение коэффициента остаточного сопротивления (RRR);

4.4.измерения 1с на одной жиле;

4.5.1с и технологии обеспечения качества всего проводника;

4.6.измерение коэффициента остаточного сопротивления (RRR) при циклическом напряжении.

Все эти тесты должны быть организованы, выполнены и учтены в рамках Плана обеспечения качества Проекта Магнит БАК.

В процессе производства сверхпроводящих жил для детектора KMC проекта БАК осуществлялся интенсивный контроль качества (непрерывный контроль вихревыми токами, контроль соотношения «медь/не медь» и измерение диаметра во время окончательного вытягивания) и отбор образцов, взятых из

готовых жил [32]. В частности, ключевые параметры, такие как критический ток, величина N, коэффициент (Cu+Nb)/NbTi, коэффициент остаточного сопротивления (RRR) меди измерялись для каждой жилы в начале и конце каждой длины. Испытания по контролю качества на заводе-изготовителе и перекрестные проверки подтверждали отличные свойства и характеристики жил детектора KMC проекта БАК, производимых на предприятии в городе Оутокумпу, Финляндия.

1.3 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ НЕРАЗ-РУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ СВЕРХПРОВОДНИКОВ

Для проверки качества сверхпроводящих кабелей для Программы Большого Магнита (Oak Ridge National Laboratory Large Coil Program) были разработаны способы дефектоскопии ультразвуком и вихревыми токами оболочки кабеля из сплава JBK-75 [5]. Ультразвук использовался для исследования ленты перед формированием в оболочку, а вихревые токи - для исследования сварного шва после формирования оболочки вокруг кабеля.

Широкое обсуждение и анализ привели к выработке оптимального решения по обеспечению целостности оболочки JBK-75: объемная ультразвуковая дефектоскопия до формирования в оболочку и дефектоскопия вихревыми токами сварного шва в уже образованной оболочке. Предварительные исследования показали осуществимость этого и добавили оптимизма, показав, что такое сканирующее оборудование может быть собрано и применено для дефектоскопии. Ни одно коммерчески доступное оборудование не было способно провести дефектоскопию сварного шва вихревыми токами. Прежняя работа в лаборатории ORNL по вихревым токам привела к созданию компьютеризированной мульти-частотной системы, способной подавлять сигналы от нежелательных переменных (например, зазор, проводимость и т.д.) и усиливать сигналы, вызванные интересующими свойствами (например, дефекты и разная толщина сверхпроводника). Неудачные исследования других авторов показали, что многие переменные в сверхпроводнике (профиль шва, многожильный скрученный кабель под сваркой и т.д.) препятствовали обычным способам дефектоскопии вихревыми токами для обнаружения дефектов, представляющих интерес. Краткий анализ осуществимости проекта на разработанном ORNL оборудовании ясно показал возможный потенциал такой дефектоскопии. Ультразвуковые методы контроля качества ленты до формирования ее в оболочку подтверждали, что на ленте нет неоднородностей структуры (например, морщин и трещин), которые могут привести к утечке. Предыдущий опыт и анализ на образцах ленты показали, что следует использовать ультразвуковой способ поперечной волны. Коммерческие контрольно-измерительные приборы и оборудование могли бы быть использованы, но промышленное обследования показало, что нет доступного оборудования механического сканирования, подходящего для больших катушек шириной 78 мм и толщиной ленты 1.6 мм (площадью 3.07x0.063 дюйма). Таким образом, были необходимы соответствующие механические устройства для обработки катушки с лентой, перемещения ленты сквозь иммерсионный ультразвуковой бак и очистки перед перемоткой.

Разработанные ультразвуковые датчики смогли обнаружить продольные дефекты и расслаивания (зоны разъединения в пределах края ленты). Детальное исследование на частоте 1 МГц обеспечило необходимое покрытие зоны контроля. Низкая частота позволяла адекватно обнаружить дефекты в центре ленты, но не решила проблему обнаружения плоскостных дефектов среди множества отраженных сигналов на ее кромке. Таким образом, для тестирования дефектов, расположенных около кромки, использовалась высокая частота (2,25 МГц). Также был добавлен датчик на каждый край, чтобы лента протягивалась через дефектоскопическую станцию только один раз с целью выявления продольных дефектов вблизи обоих краев. Зоны контроля перекрывались между собой первым блоком. Схема данного контроля приведена на рис. 1.15.

1 МГц

................Г.

ГГ—7\ЛЛЛЛЛЛ/ .J

fm-Ч

>онл контроля

(<lt - спосооы достижения угловой поперечной волны для продольных дефектов

5 МГц

5 МГц

CS2

контролируемая поверхность

<1>» метод импульсного отражения продольной волны для слоистых дефектов по кромке ленты

Рисунок 1.15 - Способы ультразвукового контроля для ленты ХВК-75

Контроль пластинчатых изломов на каждом краю был необходим из-за возможных дефектов при сварке. Кроме того, он довольно прост при осуществлении продольной дефектоскопии. При контроле пластинчатых изломов используются два преобразователя по 5 МГц (см. эскиз на рис. 1.15- Ь), расположенных перпендикулярно ленте, и отражатель из стальной пластины под лентой. Ультразвук проходит сквозь полосу дважды и интенсивность переданного сигнала оба раза снижается, если присутствует пластинчатый излом.

Способ дефектоскопии вихревыми токами и соответствующее оборудование оказались оптимальными для контроля в реальном масштабе времени непрерывного продольного шва, полученного при дуговой сварке оболочки вольфрамовым электродом в среде инертного газа, после формирования ее вокруг сверхпроводящего кабеля [5]. Более ранние исследования не смогли отделить сигналы, связанные со свойствами, представляющими интерес, от шума, вызванного сверхпроводником, колебаниями в профиле шва, расположением катушки-образца (зазор) и др. Обычные способы дефектоскопии вихревыми токами, которые используют только одну частоту с возможностью измерения амплитуды и фазы сигнала, могут отделить только две переменные. Однако предварительные теоретические и экспериментальные исследования в лаборатории ОКМЪ выявили возможность для решения таких многопараметрических проблем путем использования многочастотных способов.

Оболочка 1ВК-75 для сверхпроводящего кабеля формируется из ленты при непрерывной сварке для получения изделия длиной около 90 м, со скоростью производства около 0,6 м в минуту. Рулон ленты толщиной 1.6 мм сваривается встык автогеном, чтобы сформировать трубку диаметром 25 мм. На рис. 1.16 показан эскиз сварного шва и часть сверхпроводящего кабеля, расположенного в сваренной оболочке. Первоначальными требованиями были непрерывное исследование снаружи сварного шва оболочки, так как после ее изготовления необходимо было выявить продольные трещины глубиной 0.82 мм и поперечные трещины глубиной 1.16 мм. Более поздние требования включали в себя обнаружение мелких дефектов: непровара и уменьшения поперечного сечения сварного шва. После того, как оболочка сварена в трубку, она пропускается через формовочные валики для получения квадратного сечения (со стороной около 21 мм). Дефекты, обнаруженные в реальном масштабе времени, затем физически удаляются, и осуществляется ремонт сварного шва. Другая проблема дефектоскопии состояла в подтверждении ручным способом наличия, местоположения и протяженности дефектов до ремонта сварного шва, а затем подтверждение целостности секции после ремонта. Для этого были разработаны дополнительные способы дефектоскопии вихревыми токами, чтобы осуществлять и такой контроль.

вихревыми токами

Лабораторией ОШМЬ был разработан модульный трехчастотный прибор для решения проблем многопараметрической дефектоскопии, таких как, например, эксплуатационный контроль трубной обвязки парового генератора [16]. На рис. 1.17 показана блок-схема его работы. Три синусоидальных частоты одновременно подаются на преобразователь, который находится напротив исследуемого образца. Свойства образца будут модулировать фазы и амплитуды частот, которые отделяются для компьютерной обработки. После разработки соответствующих уравнений для обработки исходной амплитуды и фазы, обработанные данные из прибора отображаются на дисплее в виде свойств образца, представляющих интерес (например, наличие и размер дефектов, толщина образца, зазор).

значение "1

генератор 1

полоса про--♦пускания -амплитуды 1

(генератор 2

смеситель

усилитель .амплитуды

}детектор ¡фазы 1

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», Куценко, Денис Олегович

Основные результаты работы можно сформулировать следующим образом.

1. Разработана математическая модель на основе метода конечных элементов для определения взаимосвязи между выходными сигналами проходного ВТП и отношением "медь/не медь" сверхпроводящего проводника на основе соединения М>з8п, а также параметрами характерных дефектов в нем.

2. Разработана конструкция проходного ВТП, позволяющего одновременно измерять отношение "медь/не медь" и выявлять опасные дефекты и состоящего из намотанных бифилярно соленоидальных возбуждающей катушки и измерительной катушки абсолютного канала (измеряющего отношение "медь/не медь"), а также идентичных дифференциально включенных измерительных катушек дефектоскопического канала.

3. На основе анализа выходных характеристик ВТП при его взаимодействии с контролируемым объектом установлено: для измерения отношения "медь/не медь", так и для выявления дефектов целесообразно выбрать рабочую частоту f= 64 кГц; для ВТП целесообразно выбрать коэффициент заполнения т| в диапазоне т| = 0,35.0,4; расстояние между центрами измерительных катушек дефектоскопического канала целесообразно выбирать равным их эквивалентному диаметру.

4. Разработана технология изготовления ВТП и конструкция пассивного компенсатора, обеспечивающие необходимую стабильность измерений в течение производства бухты сверхпроводящей проволоки.

5. Разработано, изготовлено и испытано вихретоковое устройство «БОЗОН» для одновременного измерения отношения «медь/не медь» и выявления опасных дефектов в процессе производства сверхпроводниковой проволоки с соответствующим программным обеспечением для обработки сигналов, накопления и представления информации по результатам контроля.

6. Устройство «БОЗОН» позволяет измерять процентное отношение "медь/не медь" с разрешающей способностью не хуже 2% и выявлять дефекты типа включений с эквивалентным объемом порядка 0,03 мм в сверхпроводящей проволоке на основе соединения МэзБп с внешним диаметром 0,80 . 0,82 мм.

7. Относительная погрешность измерения отношения "медь/не медь" за счет смещения сердцевины относительно центра, не превышающего 30% от толщины медной оболочки, составляет не более 1%.

8. Разработано метрологическое обеспечение вихретокового устройства для контроля качества сверхпроводящей проволоки на основе соединения МэзБп.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Куценко, Денис Олегович, 2013 год

6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Masuda T., Yumura H., Watanabe M. High-temperature superconducting cable technology and development trends // SEI Technical Review - 2005, №59.-P. 8-13.

2. White Paper - Superconductors: condensation and update, Nov. 2006 / White Paper - 2006. - P. 2-16.

3. Songtao Wu, Yu Wu, Song Y. Recent Main Events in Applied Superconductivity in China // IEEE Transactions on Applied Superconductivty - 2009, № 3, Part 2. - P. 1-69.

4. The EAST team, Wu S. The EAST Project and its NewProgress // Asia Plasma & Fusion Association, Institute for Plasma Research. (Gandhinagar, Gujarat, India, 3-5 Dec. 2007) - Gandhinagar, Gujarat, India, 2007.

5. McClung W., Cook K.V., Dodd C.V. Nondestructive testing of metallic sheath for internally cooled superconductor / Metals and Ceramics Division Oak Ridge National Laboratory - Oak Ridge, Tennessee. - P. 1-6.

6. Jipping J. The impact of HTS cables on power flow distribution and short-circuit currents within a meshed network // Transmission and Distribution Conference and Exposition (2-2 nov. 2001). - P. 736 - 741.

7. Daumling M. AC loss in superconducting power cables // Studies of High Temperature Superconductors - 2000, № 33. - P. 73.

8. Watanabe T. et.al. Thermo-mechanical Properties of a 66 kV Superconducting Power Cable System // Applied Superconductivity Conference (2002).

9. Masuda T. et. al. The verifications tests on High Tc Superconducting Cable // Journal of the Society of Electrical Materials Engineering - 2003, Vol. 12, №1.-P. 33-41.

10.Hawsey R. Overview of U.S. High Temperature Superconductivity Program for Electric Power // The 2004 International DAP AS workshop (2004).

11 .Hoshino T. et. al. Conductor Pitch Effect on an Eddy Current Loss of the Superconducting Power Cable Using the Disassembled Cable "N" Data // IEEE Transactions on applied superconductivity - 1999, Vol. 9, № 2. - P. 1277-1280.

12.Higuchi N., Natori N. Nb3Sn Superconducting Power Transmission Cable // International Symposium on New Developments in Applied Superconductivity (1988). - P. 668-673

13.Arai К., Natori N., Higuchi N. AC Loss Characteristics of Superconducting Power Transmission Cable // 11th International Conference on Magnet Technology (1989). - P. 485-490.

14.Barzi E. Short Samples Measuring Techniques // TD-98-014. 1998.

15.CMS Quality Assurance / CMS and IPPOG DocDB. URL: https://cms-docdb.cern.ch/cgi-

bin/PublicDocDB/RetrieveFile?docid=3957&version=2&filename=TDR.27 Final.pdf (дата обращения: 19.02.2013).

lö.Dodd С., Deeds W. In-service Inspection of Steam Generator Tubing Using Multiple-Frequency Eddy-Current Techniques //ASTM Spec. Tech. Publ. -1981, №722.-P. 229.

17.Kreutzbruck M. High Resolution Eddy Current Testing of Superconducting Wires using GMR-Sensors // 17th World Conference on Nondestructive Testing (Shanghai, China, 25-28 Oct. 2008) - Shanghai, China, 2008.

18.Ricken W., Liu J., Becker W. Dresdner Beiträge zur Sensorik 13 // ENSA 2000 (2000).-P. 71-72.

19.Kreutzbruck M., Thomas M., Casperson R. Magnetic Response Field of Spherical Defects Within Conductive Components // AIP Conference Proceedings - 2009, № 1211. - P. 589-596.

20.Stoppel M., Filbert D. Research report at Technical University Berlin and Federal Institute of Materials Research and Testing // Technical University Berlin and Federal Institute of Materials Research and Testing (Berlin, Germany, May 1995) - Berlin, Germany, 1995.

21.Kreutzbruck M., Bernau H., Allweins K. TM-TECHNISCHES // MESSEN -2008, №75.-P. 477-484.

22.Bowler J. Eddy current interaction with an ideal crack, Part I: The forward problem // J. Appl. Phys. - 1994, № 75(12) . - P. 8128-8137.

23.Tai С. Dyadic Geens's Functions in Electromagnetic Theory // Intex (Scranton, 1971) - Scranton, USA, 1971.

24.Abdul-Aziz A. Integrating NDT with Computational Methods Such as Finite Element // Materials Evaluation - 2008, № 66(1). - P. 21-25.

25.Much M., Scholz F. A SQUID-based nondestructive evaluation system for testing wires of arbitrary length // IEEE Transactions on applied superconductivity - 2007, Vol. 7, №3. - P. 3809-3813.

26.Wikswo J. SQUID magnitometers for biomagnetism and nondestructive testing: important questions and initial answers // IEEE Transactions on applied superconductivity - 1995, Vol. 5, №2. - P. 74-120.

27.Nagaishi T., Kugai H., Toyoda H. NDT of high speed fine particles by high Tc SQUID // IEEE Transactions on applied superconductivity - 1997, Vol. 7, №2. - P. 2886-2889.

28.Weinstock H., Tralshawala N., Claycomb J. Nondestructive evaluation of wires using high-temperature SQUID's // IEEE Transactions on applied superconductivity - 1999, Vol. 9, №2. - P. 3797-3800.

29.Kawagishi K., Itozaki H., Kondo T. Detection of fine magnetic particles coated on a thread using HTS-SQUID // Physica - 2004, Vol. C 412-414 -P. 1491-1495.

30.Lee S., Viswanathan V., Huckans J. NDE of defects in superconducting wires using SQUID microscopy // IEEE Transactions on applied superconductivity - 2005, Vol. AS-15. - P. 707-710.

31.Muck M., Korn M., Welzel C. Nondestructive evaluation of various materials using a SQUID-based eddy current system // IEEE Transactions on applied superconductivity - 2005, Vol. 15, №2. - P. 733-736.

32.Cure B., Blau B., Campi D. The Superconducting Strand for the CMS Solenoid Conductor // IEEE Transactions on applied superconductivity -2002, Vol. 12, №1.-P. 1014-1017.

33.Blau B. The CMS Conductor // IEEE Transactions on applied superconductivity - 2002, Vol. 12, №1. - P. 345-348.

34.Folch R. Continuous EB welding of the reinforcement of the CMS conductor // IEEE Transactions on applied superconductivity - 2002, Vol. 12, №1.- P. 372-375.

35.Hongjie Zhang, Qingfu Li, Jun Zong, et al., "Development of low thermal conductivity Ag-Au alloy sheath Bi-2223 tape and design of a 20 kA HTS current lead", Physical C, 412-414: 1217-1220, 2004.

36.P.X. Zhang, L. Zhou, X.D. Tang, et al. "Investigation of multifilamentary Nb3Sn strand for ITER by internal Sn process", Physical C, 445-448, 819 (2006)

37.Yu Wu, "Activities of applied superconducting in ASIPP". unpublished, July, 2008

38.Yanfang BI and Current Lead Team, Design Report for the 68 kA HTS Trial Current Lead. ITER Task Report, July 2008.

39.Weiyue Wu, "Preliminary Electromagnetic Analysis of Correction Coils for ITER", unpublished, August, 2008

40.Magnet Group of ASIPP, "The Engineering Design of GSI CR Dipole Prototype Coils", unpublished, March, 2008.

41.H.P.Yi, Z. Han, J.S. Zhang, T. Liu, L. Liu, M.Y. Li, J. Fang, Q. Liu, Y. K. Zheng, "Research status of the manufacturing technology and application properties of Bi-2223/Ag tapes at Innost", Physical C, 412-414 pp. 10731078, 2004.

42.Y. Xin, B. Hou, Y.F. Bi, H.X. Xi, Y. Zhang, A.L. Ren, X.C. Yang, Z.H. Han, S.T. Wu, H.K. Ding, "Introduction of China's first live grid installed HTS power cable system", IEEE Trans. Appl. Supercon., Vol 15, pp. 18411847, 2005.

43. Y. Xin, Z.H. Han, Z.L. Liao, "Experimental 35 kV/121 MVA superconducting cable system installed at PUJI substation in China Southern Power Grid", IEEE Trans. Electrical and Electronic Eng., Vol. 1, pp.8-13, 2006.

44.Liye Xiao, Liangzhen Lin, "Recent Progress of Application in China", IEEE Trans. Appl. Supercon., Vol. 17, (2007) pp.2355-2360.

45.Y. Xin, W.Z. Gong, X.Y. Niu, Z.J. Cao, J.Y. Zhang, B. Tian, H.X. Xi, Y. Wang, H. Hong, Y. Zhang, B. Hou, X.C. Yang, "Development of Saturated Iron Core HTS fault current limiters", IEEE Trans. Appl. Supercon., Vol. 17, ppl760-1763, 2007.

46.Zhao et al.: "Development and Test of a Superconducting Fault Current Limiter-Magnetic Energy Storage (SFCL-MES) System", IEEE Trans. Appl. Supercon., Vol. 17, No. 2, June 2007. Ming Qiu, "Design and Construction of a micro SMES demo using YBCO coated conductor", Applied Superconductivity Conference, Chicago, Illinois U.S.A., August 17 - 22, 2008.

47.J. Wang, S. Wang, Y. Zeng, C.Y. Deng, Z.Y. Ren, X.R. Wang, et al., "The present status of HTS Maglev vehicle in China," Supercond. Sci.Technol., Vol. 18, pp. S215-S218, 2005

48.J.S. Wang, S.Y. Wang, C.Y. Deng, J. Zheng, H. H. Song, Q. Y. He, et al.,"Laboratory-scale high temperature superconducting Maglev launch system", IEEE Trans Appl Supercond., 2007, 17(2): pp. 2091-2094.

49.A. Shikov, V. Pantsyrny, A. Vorobieva, E. Dergunova, L. Vogdaev, N. Kozlenkova, K. Mareev, V. Tronza, V. Sytnikov, A. Taran, A. Rychagov. Development of the Nb3Sn bronze strand of TF Conductor Sample for

testing in SULTAN Facility- IEEE Transactions on Applied Superconductivity - vol 19- № 3- 2009.

50.Шкатов П.Н., Тронза В.И., Фигуровский Д.К., Дергунова Е.А., Бадаев С.М., Воробьева А.Е. Применение вихревых токов для контроля сверхпроводников на основе соединения Nb3Sn для ИТЭР при их про-изводстве//Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии.-№4 (282.-) 2010.- Орел.-С. 120-127.

51 .Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р Соснин, В.Н. Филинов и др. / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995.—448с.

52.Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. Ред. В.В. Клюева. Т. 2: В 2 кн. Кн. 2: Ю.К. Федосенко, В.Г. Герасимов, А.Д. Покровский, Ю.Я. Останин Вихретоковый контроль.- М.: Машиностроение, 2003. с. 340-687.

53.Сегерленд JI. Применение метода конечных элементов. - М.: Мир, 1979.-391с.

54.Демирчян К.С. Моделирование магнитных полей. - Л.: Энергия, 1974. - 288 с, ил. Демирян К.С, Чечурин В.Л. Машинные расчеты электромагнитных молей. - М.: Высшая школа, 1986.-240 с.

55.Мужицкий В.Ф. Развитие теории и создание электромагнитных средств дефектоскопии изделий сложной формы. - Докт. дисс. - М., 1986.

56.Федосенко Ю.К. Алгоритмы определения размеров дефектов в теории вихретоковой дефектоскопии накладными преобразователями. - Дефектоскопия, 1982, №11, с. 25-30.

57.Абакумов А.А., Абакумов (мл.) А.А. Магнитная диагностика газонеф-тепродуктопроводов. - М., Энергоатомиздат, 2001 г., 440 с.

58.Бабаджанов Л.С., Бабаджанова М.Л., Бакунов А.С., Ефимов А.Г. К вопросам поверки вихретоковых дефектоскопов. - Контроль. Диагностика, 2011, № 12, с. 70-72.

59.Бакунов А.С., Ефимов А.Г. «Вихретоковый неразрушающий контроль в дефектоскопии металлоизделий» Контроль. Диагностика, Москва, Машиностроение, №4, 2009, с.21-22.

60.Бухгольц Г. Расчет электрических и магнитных полей. М., Изд-во иностранной литературы, 1961, 712с .

61.Власов В.В. Исследования по дефектоскопии железнодорожных рельсов в движущихся магнитных полях. - Докторская диссертация, Свердловск, 1960.

62.Герасимов В.Г., Клюев В.В., Шатерников В.Е. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий. - М.: Энергоатомиздат, 1983. -272 с.

63.Герасимов В.Г., Покровский А.Д., Сухорукое В.В. Решение некоторых задач вихретоковой дефектоскопии посредством математического моделирования. - В кн.: Электромагнитные методы неразрушающего контроля. - Минск, Наука и техника, 1971, с. 110-120.

64.Гринберг Г.А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. - М. -Л., Изд. АН СССР, 1948.

65.Демирчян К.С. Моделирование магнитных полей. - Л.: Энергия, 1974, 288 е., ил. Демирян К.С, Чечурин В.Л. Машинные расчеты электромагнитных молей. - М., Высшая школа, 1986, 240 с.

66.Дорофеев А.Л., Казаманов Ю.Г. Электромагнитная дефектоскопия. -М. Машиностроение, 1980. - 232 с.

67.Жуков В. К. Электромагнитные методы многопараметрового неразрушающего контроля.— Электромагнитные методы измерения и контроля. Вып. 3.— Томск, 1985, с. 67—80.

68.3ыбов В. Н. Метод моделей в задачах многофакторных измерений.— Измерительная техника, 1999, № 6, с. 3—8.

69.Макс Ж. Методика и техника обработки сигналов при технических измерениях. - М.: Мир, 1983.

70.Мужицкий В.Ф. К расчету магнитостатических полей рассеяния от поверхностных дефектов конечной глубины. - Дефектоскопия, 1987, №7, с. 8-13.

71.Мужицкий В.Ф. Развитие теории и создание электромагнитных средств дефектоскопии изделий сложной формы. — Докт. дисс. - М., 1986.

72.Неразрушающий контроль методом вихревых токов [Электронный ресурс]: каталог продукции компании: C.M.S - Controle Mesure Systèmes

URL: (дата обращения: 6.09.2010).

[http://www.cmseddyscan.com/Russian/liome_ru.php#]

73.Неразрушающий контроль: Справочник:/ Под общ. ред. В.В. Клюева. Т.2: / Кн.2: Вихретоковый контроль. - 2-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 2006. - 688 с.

74.Сайт компании 000"ИНТР0Н ПЛЮС" [Электронный ресурс]: - URL: (дата обращения: 11.11.2010) [http://www.intron.ru].

75.Сапожников А.Б. Поле дефектов в форме эллиптического цилиндра в безграничной среде. — Труды Сибирского физико-технического института при ТГУ. Томск, 1948, вып. 26, с. 175-182.

76.СНИП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы.- M.: Минстрой, 1997.

77.Сухоруков В.В. Математическое моделирование электромагнитных полей в проводящих средах. - М., Энергия, 1975. - 152 с.

78.Сухоруков В.В. Основы теории и проектирования вихретоковых дефектоскопов с проходными преобразователями. - Докт. дисс. - М., 1979.

79.Сухорукое В.В., Утилин Ю.М., Чернов Л.А. Возможность определения параметров дефектов при модуляционной вихретоковой дефектоскопии. - Дефектоскопия, 1977, №1, с. 7-14.

80.Тетерко А.Я. Исследование электромагнитного поля поверхностных дефектов и разработка средств электромагнитной дефектоскопии. -Канд. дисс. - Львов, 1976.

81.Тозони О.В., Маергойз Н.Д. Интегральные уравнения для расчета трёхмерного квазистационарного электромагнитного поля Изв. вузов. Электромеханика 1972 №3 с. 231-236.

82.Тозони О.В. Расчет электромагнитных полей на вычислительных машинах. - Киев: Техника, 1967, 252 с.

83.Федосенко Ю.К. Разработка теории и создание технических средств вихретокового многопараметрового контроля на основе решения обратных нелинейных многомерных задач. - Автореферат докт. дисс. -М., 1981 -53 с.

84.Федосенко Ю.К., Шкатов П.Н., Ефимов А.Г. ВИХРЕТОКОВЫЙ КОНТРОЛЬ, ISBN 978-5-904270-64-3, 2011. 224 стр.

85.Шатерников В.Е. Электромагнитные методы и средства контроля изделий сложной формы. - Автореферат докт. дисс. - М., 1976. - 43 с.

86.Шкатов П.Н. Развитие теории и совершенствование методов и средств вихретоковой, магнитной и электропотенциальной дефектоскопии и дефектометрии металлоизделий. - Докт. Дисс. - М., 1990.

87.EDDY CURRENT PRODUCTS [Электронный ресурс]: каталог продукции Centurion NDT. - URL: (дата обращения: 6.09.2010). [http://www.centurionndt.com/products.htm]

88.Eddy Current Sistem [Электронный ресурс]: каталог продукции компании Force Technology - URL: (дата обращения: 6.09.2010). [http://www.p-scan.dk/cms/site.aspx?p=6095]

89.Eddy Current Testing [Электронный ресурс]: каталог продукции GE Inspection Technologies - URL: (дата обращения: 6.09.2010). [http://www.gesensinginspection.com/en/eddy-current-testing.html]

90.Eddy Current Test Instrument and System [Электронный ресурс]: каталог продукции Rohmann Gmbh- URL: (дата обращения: 6.09.2010). [http://www.rohmann.de/page/17_15_Products-Product-Catalogue.html]

91.Eddy Current Technology Products [Электронный ресурс]: каталог продукции Zetec Inc. - URL: (дата обращения: 6.09.2010). [http://www.zetec.com/products/integrated-applications/]

92.EN 10246:2-2000. «Неразрушающий контроль стальных труб. Часть 3. Автоматизированный контроль вихревыми токами бесшовных и сварных (исключая сваренные дуговой сваркой под флюсом) стальных труб для обнаружения дефектов».

93.FOERSTER RUSSLAND - Каталог продукции [Электронный ресурс]: каталог продукции компании Institut Dr. Foerster GmbH & Co. KGCen-turion NDT. - URL: (дата обращения: 6.09.2010). [http://www.foerster.ru/f_prod/cathalog.htm]

94.Forster F., Sturnm W. Application of Magnetic and Electromagnetic Nondestructive Test Methods for Measuring Physical and Technological Material Values. - Materials Evalution, 1975, №1, p. 5-16.

95.Forster F. Teoretische und experimentalle Grundlagen der zerstorungfreien Werkstoffpriifung mit Wirbelstormverfahren. - Zeitschrift fur Metallkunde, 1954, Bd. 45, H. 4

96.NDT Products by TesTex Inc. [Электронный ресурс] : каталог продукции компании TesTex Inc. - URL: (дата обращения: 11.11.2010). [http://www.testex-ndt.com/products-RUS.html]

97.Perez L., Dolabdjian С., Wache W., Butin L. Eddy current sensor array//16 the World Conf. On Non-Destr. Testing. Montréal. 2004

98.Tecnatom S.A. - каталог продукции и разработок [Электронный ресурс]: каталог продукции компании Force Technology - URL: (дата обращения: 6.03.2013). [http://www.tecnatom.es/en/home/activity-areas/product-design-and-development]

99.Udpa L., Udpa S. Eddy current testing - are we at the limits//16 the World Conference On Non-Destructive Testing. Montréal. 2004

100. . A.K. Шиков, В.И. Панцирный, A.B. Воробьева, H.А. Беляков, К.A. Мареев, C.B. Судьев, В.В. Сергеев, Е.А. Дергунова, И.М. Абдюханов «Исследование микроструктуры и свойств Nb3Sn сверхпроводников для магнитной системы реактора ИТЭР» «Металловедение и термическая обработка металлов» (МиТОМ), изд. «Машиностроение», №11, 2004 г., стр. 55-63.

101. Е.Н. Попова, JI.A. Родионова, В.В. Попов, Е.П. Романов, C.B. Суда-рева, Е.А. Дергунова, А.Е. Воробьева, О.В. Малафеева, А.К. Шиков Влияние геометрии композитов Nb/Cu-Sn и режимов диффузионного

отжига на структуру нанокристаллического слоя Nb3Sn, Материаловедение №3, 2005, 14-18

102. А. Шиков, «Российские низкотемпературные сверхпроводники» «Национальная металлургия» №2, 2004 год, стр. 83-91.

103. Тронза В.И. Определение и контроль структурных и геометрических параметров, влияющих на эксплуатационные свойства композиционных сверхпроводников на основе Nb3Sn для термоядерного реактора ИТЭР— Автореферат дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. — М— 2012.-18 с.

104. Bonney LA, Wills TS, Larbalestier DC, J Appl Phys 1995; 77 (12); 6377

105. Fisher CM, Investigation of the relationship between superconducting properties of Nb3Sn reaction condition in power-in-tube Nb3Sn conductors Ph. D. thesis, University Wisconsin-Madison, 2002.

106. Scanlan RM, Fietz WA, Koch EF. Flux pinning centers in superconducting Nb3Sn, Journal of Applied Physics 1975, 46 (5), 2244-9.

107. Singh O., Curron A.E., Koch C.E. Direct observation of the flux distribution in the mixed state of V-Ga alloys using a scanning electron microscope. - J. Phys. D. Appl. Phys., 9, p. 611-613

108. Takeuchi Т., Asano Т., Iijima Y., Tachikawa K., Effects of the IY a Element Addition on the Composite-processed Superconducting Nb3Sn. -Cryogenics, 1981, N 10, p. 585-590

109. Nikulin A., Shikov A., Vorobieva A. et al. The Investigation of the Effect of Niobium Artificial Doping with Titanium on Nb3Sn Superconductors Properties. Adv. Cryo. Eng. 1996. V.42B. P. 1337-1342

110. Schauer W, Schelb W. Improvement of Nb3Sn high field critical current by a two-stage reaction. IEEE Trans Magn 1981;17(1):374

111. Arno Godeke, Bennie ten Haken and Herman H.J. ten Kate, Scaling of critical current in ITER type niobium-tin superconductors in relation to the applied field temperature and uni-axial applied strain IEEE Trans on Applied Superconductivity , vol. 9, №2, June 1999

112. Godeke A, ten Haken B, ten Kate HHJ, Larbalestier DC. A general scaling relation for the critical current density in Nb3Sn wires. Supercond Scni Technol 2006;19:R100

113. Najib Cheggour 1, Damian P. Hampshire, The unified strain and temperature scaling law for the pinning force density of bronze-route Nb3Sn wires in high magnetic fields, Cryogenics 42 (2002) 299-309

114. Haken В, Godeke A, ten Kate HHJ, Specking W. The critical current of Nb3Sn wires for ITER as a function of the axial tension and compression. IEEE Trans Magn 1996;32(4):2739

115. T. Pyon, W.H. Wames, M. Siddall, Evaluation of Cu:SC ratio measurements by chemical etching, electrical resistivity, and image analysis, IEEE Transaction on applied superconductivity, vol. 3, no. 1. March 1993.

116. International standard IEC (International Electrotechnical Commission) 61788-12 Superconductivity - part 12: Matrix to superconductor volume ratio measure - Copper to non-copper volume ratio of M^Sn composite superconducting wires, IEC, 2002-06.

117. Forster F. Grundlagen der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Z. fur Metallkunde, 1954, Bd 45, № 4.

118. Zwicker U., Pack D., Nigge K., Blaufelder C. Influence of additions of growth and superconducting properties of A-15 Diffusion Layer. Z. Me-tallk., 1979, Bd. 70, s. 514-521.

119. Никулин А.Д., Ковалева B.A., Шиков A.K., Давыдов И.И., Шеста-ков В.В., Малафеева О.В., Беляков H.A., Воробьева А.Е., Дергунова Е.А., Клименко Е.Ю., Круглов B.C. Многожильные сверхпроводники на основе интерметаллических соединений со структурой А-15. Вопросы атомной науки и техники. Сер. атомное материаловедение. 1986, вып. 1 (21), с. 32-36.

120. Kruzilak J., Hutka P., Kovac P., Setina P. Some Physical properties of multifilament Nb3Sn superconductors prepared by bronze technology. Acta Phys., Acad. Sei., 1982, volume 53, N 3-4, pp 425-431.

121. Rupp G., Wohlen K., Springer E. Filament-size dependent critical current of multifilament Nb3Sn Conductors. IEEE Trans. Magn., 1981, volume 17, N 5, pp 1622-1624.

122. Сухоруков B.B. Математическое моделирование электромагнитных полей в проводящих средах. - М., Энергия, 1975. - 152 с.

123. Сухоруков В.В. Основы теории и проектирования вихретоковых дефектоскопов с проходными преобразователями. - Докт. дисс. - М., 1979.

124. Сухоруков В.В., Утилин Ю.М., Чернов JI.A. Возможность определения параметров дефектов при модуляционной вихретоковой дефектоскопии. - Дефектоскопия, 1977, №1, с. 7-14.

125. Тетерко А.Я. Исследование электромагнитного поля поверхностных дефектов и разработка средств электромагнитной дефектоскопии. -Канд. дисс. - Львов, 1976.

126. Тозони О.В., Маергойз Н.Д. Интегральные уравнения для расчета трёхмерного квазистационарного электромагнитного поля Изв. вузов. Электромеханика 1972 №3 с. 231-236.

127. Тозони О.В. Расчет электромагнитных полей на вычислительных машинах. - Киев: Техника, 1967, 252 с.

128. Токман А. К. Контроль технического состояния колонн в газовой среде. - Материалы Научно-технического совета ОАО "Газпром", 2001г.

129. Том А., Эйплит К. Числовые расчеты полей в технике и физике, М.:, Энергия, 1964. 206 с.

130. Макс Ж. Методика и техника обработки сигналов при технических измерениях. - М.: Мир, 1983.

131. Малоземов В.Н., Машарский С.М. Формула Глассмана, быстрое преобразование Фурье и вейвлетные разложения. - Труды С.- Петербургского мат. общества, 2001, т. 9, с. 97-11.

132. Карабчевский В. А. Разработка вихретоковых автогенераторных средств дефектоскопии с улучшенными техническими характеристиками. - М. Канд. дис.- М. НИИИН МНПО «Спектр», 2007 г.

133. Гончаров Б.В. Расчет вносимых параметров ВТП с учетом размеров их катушек. Дефектоскопия №1. 1990. С. 41-47.

134. Герасимов В.Г., Покровский А.Д., Сухорукое В.В. Решение некоторых задач вихретоковой дефектоскопии посредством математического моделирования. - В кн.: Электромагнитные методы неразрушающего контроля. - Минск, Наука и техника, 1971, с. 110-120.

135. Shkatov P.N., Didin G.A. Intellectual electromagnetic testing methods and diagnostics of aerospace equipment elements- lOth European conférence of Non-Destructive testing, Part 2, Moscow, 2010

136. Шкатов П.Н., Колосков Д.В. Вихретоковый контроль тепловых канавок роторов паровых турбин- Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии - № 6-2(290). -2011.- С. 136-140.

137. Шкатов П.Н., Колосков Д.В. Математическое моделирование взаимодействия вихретокового преобразователя с дефектами в тепловых канавках роторов паровых турбин — Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии - № 2- (292). -2012.- С. 116-119.

138. Шкатов П.Н., Колосков Д.В. Разработка вихретокового преобразователя для дефектоскопии тепловых канавок роторов паровых турбин// Приборы.- №4.-2012.- С. 14-18.

139. Дидин Г.А., Аракелов П.Г., Шкатов П.Н. Вихретоковый структуро-скоп ВС-7 //Приборы» № 10.-2011.- С. 22-24.

140. Клюев С. В., Шкатов П.Н. Исследование возможности оценки коррозионного состояния толстостенных ферромагнитных объектов вихре-токо-магнитным методом//Известия ОрелГТУ.-серия «Фундаментальные и прикладные прикладные проблемы техники и технологии» .-№1.-2010.-С. 17-22.

141. Клюев C.B., Шкатов П.Н. Определение электрического потенциала от тока, обтекающего поверхностную и подповерхностную трещины ограниченной длины// Контроль. Диагностика. Москва 2010, №2., с 12-17.

142. Клюев C.B., Шкатов П.Н. Разработка технических средств обучения и сертификации специалистов по неразрушающему контролю. Кн. «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» Доклады 6-ой международной конференции и выставки (май 2007 г.), Москва., Машиностроение., 2007г., с 170-171.

143.Klyuev S.V., Shkatov P.N. Combined Testing of Ferromagnetic Objects Based on Eddy-Current Magnetic and Electric Potential Methods. Abstracts. 10th ECNDT, Moscow. M.: Publishing house Spektr, 2010 P.99-100.

144. Дидин Г.А., Шкатов П.Н, Ездаков В.А Вихретоковый контроль трещин в стенках отверстий //Сборник научных трудов по материалам XIV Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения и информатики» .М.: МГУПИ, 2011 г. - С. 67-70.

145. Дидин Г.А., Шкатов П.Н, Ездаков В.А. Вихретоковый контроль трещин в стенках отверстий //Тезисы XIX Всероссийской конференции по неразрушающему контролю и технической диагностике - г. Самара, 6- 8 сентября 2011 г.

146. Шкатов П.Н., Шатерников В.Е., Дидин Г.А., Арбузов В.О., Рогачёв В.И. Вихретоковый дефектоскоп /Патент на изобретение РФ № 2085932 MKH5G01 N 27/90.-1997 г.

147. Ездаков В.А., Дидин Г.А., Шкатов П.Н. Токовихревой преобразователь /Патент РФ №2216729, МКИ7 G01N 27/90.-20

148. Куценко Д.О. Исследование погрешности измерения вихретоковым методом отношения "медь/не медь" в сверхпроводниках на основе соединения Nb3Sn за счет асимметрии слабопроводящей сердцевины-Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии.-№ 1(297), 2013.- С. 114-118

149. Куценко Д.О. Двухпараметровая вихретоковая установка для контроля качества сверхпроводящей проволоки/Шаучно-технический вестник Поволжья.-№2.-2013.- С. 150-153.

150. Шкатов П.Н., Родюков М.С., Куценко Д.О. Новый подход к разработке вихретоковых преобразователей // XV Межд. конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения и информатики»: труды - М.: МГУПИ, 2012, С. 52-58.

151. Шкатов П.Н., Родюков М.С., Куценко Д.О. методика проектирования специализированных вихретоковых преобразователей для дефек-тоскопии//Научные труды 2-й Международной научной конференции «Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении»-М.: С. 517-522.

152. Куценко Д.О. Разработка универсального вихретокового преобразователя для дефектоскопии резьбы шпилек энергетического оборудования// Труды XXI Международного научно-технического семинара «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации».- Алушта-2012 г.-С. 160.

153. Куценко Д.О. Исследование погрешности измерения вихретоковым методом отношения "медь/не медь" в сверхпроводниках на основе соединения Nb3 8п//Вестник молодых ученых МГУПИ.-№ 12 -2013 .-С.

154. Шкатов П.Н., Куценко Д.О. Вихретоковая установка «БОЗОН» для контроля качества сверхпроводящей проволоки// Труды НПК «Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально - экономических наук» -МГУПИ.-2013- С. 176 -181.

155. Куценко Д.О., Аракелов П.Г. Программно-аппаратное обеспечение установки «БОЗОН» для вихретокового контроля сверхпроводящей проволоки// Труды НПК «Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально - экономических наук»-МГУПИ—2013 - С.

51-57.

69-74