Влияние технологических и эксплуатационных факторов на характеристики сверхпроводящих токонесущих элементов для катушек тороидального поля магнитной системы ИТЭР тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.02, кандидат наук Каверин Денис Сергеевич

• Каверин Денис Сергеевич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Каверин Денис Сергеевич

Содержание

Введение

ГЛАВА 1. Проблемы при изготовлении кабелей и проводников для УТС (литературный обзор)

1.1. Сверхпроводимость в УТС

1.2. Сверхпроводящие провода

1.3. Сверхпроводящие токонесущие элементы

1.4. Проводники для магнитной системы ИТЭР, их изготовление и испытания

1.4.1. Изготовление проводников

1.4.2. Испытания проводников под полной нагрузкой

1.5. Стабилизация проводников и RRR

1.6. Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. Материалы и методики

2.1. Методология исследования повреждения сверхпроводящих волокон Nb3Sn провода после испытаний на установке «SULTAN»

2.2. Методология исследования изменения RRR сверхпроводящего провода в процессе изготовления и испытаний проводников

2.3. Методология исследования процесса раскручивания кабеля при

затягивании в оболочку

ГЛАВА 3. Исследование дефектов в сверхпроводящих проводах после испытаний российского проводника TFRF3 на установке «SULTAN»

3.1. Разработка методики подготовки образцов сверхпроводящего провода для исследования его структуры

3.2. Выбор оборудования и отработка режимов съемки для исследования поверхности образцов

3.3. Отбор исследуемых образцов

3.4. Виды типичных дефектов

3.5. Разработка программ и алгоритмов для количественного анализа дефектов в сверхпроводящем проводе

3.5.1. Обработка изображений и разработка программы для определения координат дефектов

3.5.2. Разработка программы для подсчёта площади пор, формирующихся в бронзовой матрице во время термообработки

3.5.3. Разработка программы для подсчёта площади и длины сверхпроводящих волокон

3.6. Результаты исследования дефектов в сверхпроводящих проводах, взятых из проводника RFTF3 прошедшего испытания на установке «SULTAN»

3.6.1. Зависимость числа дефектов в сверхпроводящем проводе от деформации изгиба

3.6.2. Поры, как фактор, влияющий на образование дефектов в сверхпроводящих волокнах

3.6.3. Влияние положения проводов в поперечном сечении проводника и уровня внешнего магнитного поля на образование дефектов в сверхпроводящих волокнах

3.7. Выводы к главе

ГЛАВА 4. Изменение относительного остаточного сопротивления Nb3Sn проводов в процессе изготовления и испытаний проводника

4.1. Изменение RRR сверхпроводящего Nb3Sn провода в процессе подготовки к изготовлению кабеля

4.2. Влияние технологических процессов изготовления проводника на изменение RRR

4.3. RRR после диффузионной термообработки

4.4. Влияние электромагнитного и теплового циклирования при испытаниях на установке «SULTAN» на изменение RRR

4.4.1. Исследование RRR проводов, отобранных в зоне низкого поля (ЗНП) образца проводника TFRF3, испытанного на установке «SULTAN»

4.4.2. Исследование RRR проводов, отобранных в зоне высокого поля (ЗВП) образца проводника TFRF3, испытанного на установке «SULTAN»

4.5. Обобщение результатов по изменению RRR при изготовлении и испытаниях проводника TFRF3

4.6. Выводы к главе

ГЛАВА 5. Определение шага скрутки вдоль кабеля после затягивания в оболочку

5.1. Физическая модель затягивания кабеля в оболочку

5.2. Измерения и эксперименты

5.2.1. Исследование дифференциальных механических характеристик образца кабеля

5.2.2. Определение параметра, учитывающего механические и конструкционные характеристики кабеля

5.2.3. Эксперименты и измерения на кабелях штатных длин

5.3. Сравнение расчётов с прямыми измерениями

5.4. Способы предотвращения раскручивания переднего конца кабеля при затягивании в оболочку

5.5. Выводы к главе

Выводы по материалам диссертации

Заключение

Список цитируемой литературы

116

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние технологических и эксплуатационных факторов на характеристики сверхпроводящих токонесущих элементов для катушек тороидального поля магнитной системы ИТЭР»

Актуальность темы исследования

В 2007г. началось строительство международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР (ITER - International Thermonuclear Experimental Reactor) во Франции. Главной задачей этого проекта является демонстрация возможности использования термоядерной энергетики для промышленного производства электричества, а также создание теоретической и практической базы знаний для строительства будущих реакторов. Впервые для такой крупной магнитной системы, как по объёму материала, так и по величине запасённой в магнитной системе энергии, используются сверхпроводящие токонесущие элементы (проводники) типа «кабель в оболочке». На расчётно-инженерной стадии реализации проекта ИТЭР было проведено множество исследований и разработок как проводников, так и сверхпроводящих проводов. Задачей исследований являлась оптимизация конструкции проводников по требованиям к электрическим потерям на переменном токе, по магнитной и тепловой стабильности, по устойчивости к циклическим электромагнитным и электромеханическим нагрузкам.

На промышленной стадии изготовления проводников был выявлен ряд проблем, не учтенных на расчётной стадии. Было обнаружено, что проводникам на основе Nb3Sn проводов свойственна деградация критических свойств при циклических электромагнитных и тепловых нагрузках, при этом степень деградации отличается в проводниках, изготовленных в разных странах. У Российских проводников отсутствует деградация при испытаниях. Одной из возможных причин подобной стабильности может служить большая устойчивость российских Nb3Sn проводов к механическим нагрузкам. В этой связи представляет интерес исследование степени повреждения сверхпроводящих волокон в российских проводах после испытаний, и сравнение полученных результатов с исследованиями, проводимыми на проводниках других изготовителей.

Другим важным параметром проводников является тепловая стабильность, за которую отвечает относительное остаточное сопротивление (RRR) Nb3Sn проводов. На проектной стадии была определена нижняя граница параметра RRR в 100 единиц, что должно обеспечивать заданный уровень тепловой стабильности, однако не было ясно, как изменяется RRR после циклической электромагнитной и тепловой нагрузки. Такие данные представляют большой практический интерес, поскольку позволяют установить, при каком минимальном значении RRR в исходном проводе этот параметр останется на приемлемом уровне после изготовления проводника и его испытаний.

Важным параметром проводников, особенно проявляющимся в динамических режимах работы магнитной системы, являются электрические потери, которые находятся в прямой зависимости от величины шага скрутки кабеля. Шаг скрутки строго контролируется при изготовлении кабеля, но при его затягивании в оболочку для формирования проводника под действием затягивающего усилия кабель раскручивается, что приводит к увеличению шага скрутки. Для расчёта дополнительных потерь, вызванных увеличенным шагом скрутки, необходимо описать математически процесс изменения шага скрутки при затягивании кабеля в оболочку, а также разработать методы, препятствующие увеличению шага скрутки.

Степень разработанности темы исследования

Исследованию дефектов, генерируемых в структуре Nb3Sn проводов в процессе электромагнитного и теплового циклирования европейского проводника тороидального поля, посвящена работа P. Lee, C. Sanabria, D. Larbalistier, M. C. Jewell [1]. Авторами рассмотрены как методы подготовки образцов, так и количественные оценки влияния деформации в процессе испытаний на образование дефектов в волокнах сверхпроводящего провода. Для российского проводника такое исследование проводится впервые.

Исследование изменения относительного остаточного сопротивления (RRR) проводов проведено M. Sumption при изготовлении проводников

резерфордовского типа [2,3]. Было отмечено существенное снижение RRR, особенно на кромках кабеля. Исследование изменения RRR проводов в процессе изготовления и электромагнитных испытаний проводника типа «кабель в оболочке» проводится впервые.

Процесс затягивания кабеля в оболочку для формирования проводника типа «кабель в оболочке» исследовали D. Bessette, T. Paintner, Y. Takahashi, Qin [4,5]. Было обнаружено вращение кабелей, которое приводит к увеличению шага скрутки, причем число вращений отличается у кабелей от разных производителей. Делаются попытки описать процесс затягивания кабеля в оболочку математически. Процесс затягивания российского кабеля в оболочку в настоящей работе изучен впервые.

Цели и задачи

Целью работы является изучение процесса изготовления Nb3Sn проводников типа «кабель в оболочке»; исследование изменения структуры и свойств Nb3Sn проводов в процессе изготовления, термообработки и испытаний проводников; исследование и моделирование процесса раскручивания кабеля при затягивании в оболочку, а также разработка методов, препятствующих раскручиванию кабеля при изготовлении проводников типа «кабель в оболочке». Эти исследования позволяют понять влияние технологических процессов на такие важные параметры сверхпроводящего проводника как критический ток, критическая температура перераспределения тока, стабильность по отношению к тепловым возмущениям и величина электрических потерь при работе в меняющемся магнитном поле. Основные научные задачи работы заключаются в:

1) Разработке метода подготовки поверхности образцов для исследования дефектов в волокнах Nb3Sn проводов и методов их количественной оценки;

2) Изучении влияния электромагнитного и теплового циклирования на структуру Nb3Sn проводов, отобранных из российского проводника тороидального поля, который прошел испытания, имитирующие режим работы магнитной системы

реактора ИТЭР, и сравнении состояния структуры проводов с зарубежными аналогами;

3) Исследовании изменения относительного остаточного электросопротивления (ККК) ЫЪ^п проводов в процессе изготовления и после испытаний российских проводников, а также оценке тепловой стабильности проводников тороидального поля по полученным данным;

4) Исследовании процесса раскручивания кабеля при затягивании в оболочку;

5) Разработке математической модели раскручивания кабеля при затягивании в оболочку, которое вызывает увеличение шага скрутки;

6) Разработке методов, препятствующих раскручиванию кабеля при затягивании в оболочку.

Научная новизна

В настоящей диссертации впервые:

1) Разработан новый метод подготовки поверхности образцов для исследования дефектов в волокнах ЫЪ^п проводов, а также программы для количественного подсчёта характеристик;

2) Изучено влияние электромагнитного и теплового циклирования на генерацию дефектов в сверхпроводящих волокнах ЫЪ^п проводов, отобранных из российского проводника тороидального поля, прошедшего испытания, имитирующие рабочий режим магнитной системы ИТЭР;

3) Исследовано изменение относительного остаточного электросопротивления (ККК) ЫЪ^п проводов в процессе изготовления и испытаний российского проводника для катушек тороидального поля магнитной системы ИТЭР;

4) По результатам измерений RRR проводов, отобранных из проводника, прошедшего испытания, обоснован выбор термообработки для формирования сверхпроводящей фазы МЬзБп;

5) Исследован процесс раскручивания российского кабеля при затягивании в оболочку и разработана модель вращения кабеля при формировании проводника;

6) Предложены и опробованы методы, препятствующие раскручиванию кабеля при затягивании в оболочку или снижающие этот эффект.

Теоретическая и практическая значимость работы

Результаты работы использованы для совершенствования технологии изготовления проводников тороидального поля для магнитной системы ИТЭР, а также для разработки основ технологии изготовления проводников типа «кабель в оболочке» для других применений. С использованием усовершенствованной технологии изготовлены экспериментальные проводники типа «кабель в оболочке» с более стабильным шагом скрутки. Обоснована необходимость более высокого запаса по исходной величине относительного остаточного электросопротивления сверхпроводящих проводов. Даны рекомендации по выбору оптимальной термообработки для Nb3Sn проводов, обеспечивающей не только требуемые токовые характеристики, но и требуемый уровень RRR. Исследована морфология трещин, генерируемых в сверхпроводящих волокнах российского Nb3Sn провода в процессе электромагнитного и теплового циклирования. На основании полученных результатов даны рекомендации по конструкции сверхпроводящих проводов для снижения обрывности сверхпроводящих волокон.

Результаты, полученные в течение подготовки и апробации работы, могут быть применены для изготовления проводников для будущих термоядерных реакторов, магнитная система которых изготавливается на основе проводников типа «кабель в оболочке».

Методология и методы исследования

Все измерения проведены на оборудовании высокой точности с применением поверенных измерительных инструментов. Методы измерений прошли необходимый контроль качества и были одобрены Международной Организацией ИТЭР. Для металлографических исследований использовался лазерный сканирующий конфокальный микроскоп (ЛСКМ) OLYMPUS LEXT 4000.

Объектом исследований являлись образцы сверхпроводящего КЪ3Бп провода, начиная от состояния поставки до состояния после завершения электромагнитных испытаний проводника, а также образцы российских проводников для катушек тороидального поля магнитной системы ИТЭР, прошедшие полный цикл изготовления и испытаний. Исследование процесса затягивания кабелей в оболочку проводили как на полномасштабных длинномерных кабелях тороидального поля, так и на их образцах длиной до 5м.

Положения, выносимые на защиту

1) Результаты исследований по влиянию электромагнитного и теплового циклирования на состояние волокон в ЫЪ^п проводах в процессе испытаний российского проводника типа «кабель в оболочке».

2) Результаты исследований по влиянию технологических и эксплуатационных воздействий на изменение относительного остаточного электросопротивления ЫЪ^п проводов в процессе изготовления и испытания проводника;

3) Результаты исследований по влиянию технологии изготовления проводника на изменение шага скрутки кабеля;

4) Математическая модель процесса раскручивания кабеля при затягивании в оболочку;

5) Методы, препятствующие раскручиванию кабеля в процессе затягивания в оболочку при изготовлении проводника типа «кабель в оболочке».

Степень достоверности и апробация результатов исследования

Основные результаты диссертации были доложены на научных конференциях по электромеханике, электротехнологии, электротехническим материалам и компонентам 1СЕЕЕ - 2012 в г. Алушта (Крым, Украина) и 1СЕЕЕ -2014 в г. Алушта (Крым, Россия), на международной конференции по магнитным технологиям МТ-23 в г. Бостон (США), на II национальной конференции по прикладной сверхпроводимости (НКПС II) 2013г. (Москва, Россия), на международной конференции по криогенной технике и криогенным материалам

ICEC/ICMC-2014 (Университет Твенте, Голландия), на международной конференции по прикладной сверхпроводимости ASC-2014 (г. Шарлотт, США). Результаты работ также докладывались на регулярных совещаниях по изготовлению проводников для магнитной системы ИТЭР, организованных Международной Организацией ИТЭР (Кадараш, Франция; Хефей, КНР; Москва, Россия; Турин, Италия; Кокура, Япония; Гриндельвальд, Швейцария).

ГЛАВА 1. Проблемы при изготовлении кабелей и проводников для УТС

(литературный обзор)

1.1. Сверхпроводимость в УТС

Главная задача любой установки УТС - это зажечь высокотемпературную, разогретую до 150000000К плазму и удерживать её горение достаточно длительное время. Ни один из существующих материалов не способен выдержать такую высокую температуру, поэтому плазма удерживается в камере реактора сильным магнитным полем. Применение проводящих материалов, таких как медь или алюминий, для этих целей не подходит ввиду ряда ограничений и неудовлетворительной совокупности свойств. Поэтому в магнитных системах установок УТС для удержания плазмы используются сверхпроводящие материалы и токонесущие элементы (ТНЭ) на их основе. Крупномасштабное применение сверхпроводников в больших исследовательских термоядерных установках началось с советского ТОКАМАКа Т-7 в 1979г [14]. Т-7 - уникальная установка, в которой впервые в мире реализована относительно крупная магнитная система со сверхпроводящим соленоидом из проводов на основе NbTi, охлаждаемого жидким гелием. Главная задача Т-7 была выполнена: подготовлена перспектива для следующего поколения сверхпроводящих соленоидов термоядерной энергетики.

Удача установки Т-7 с его сверхпроводящей магнитной системой породила целое поколение термоядерных установок. Термоядерная установка JET [15], находящейся в Великобритании, строительство которой завершилось в 1982г, на которой был поставлен мировой рекорд мощности УТС в 16МВт. Другая установка Tore Supra - ТОКОМАК со сверхпроводящими катушками, охлаждаемыми сверхкритическим гелием при температуре 1,8К [16, 17], является одной из самых крупных установок УТС. Установка EAST, находящаяся в Китае на которой впервые были проведены успешные испытания летом 2006 года, а в 2007 на этом реакторе году был проведён первый в мире «безубыточный» термоядерный синтез,

с точки зрения соотношения затраченной/полученной энергии [18, 19]. На данный момент — это соотношение составляет 1:1,25. В ближайшем будущем планируется довести это соотношение до 1:50 [20]. ТОКАМАК «K STAR» [21] (Южная Корея), JT-60 [22, 23] (Япония), Т-15 [24] (СССР, Россия) - это всё машины по УТС, работавшие со сверхпроводящей магнитной системой.

На сегодняшний день существует несколько больших проектов, основу которых составляют компоненты, изготовленные на основе сверхпроводящих материалов. Одним из таких проектов, с крупномасштабным применением сверхпроводимости является проект ИТЭР [25], который направлен на демонстрацию возможности получения электроэнергии за счёт термоядерных реакций. Одна из основных элементов ИТЭР - это сверхпроводящая магнитная система (рисунок 1. 1), посредством которой высокотемпературная плазма, разогретая до температуры около 150 миллионов градусов, удерживается магнитным полем.

Рисунок 1.1 - Вид сверхпроводящей магнитной системы реактора ИТЭР

Магнитная система состоит из 18 катушек тороидального поля (TF), 6 катушек полоидального поля (PF), 6 секций центрального соленоида (CS), который запускает термоядерную реакцию, разжигая внутри рабочей камеры плазму, и 18 корректирующих катушек [26].

1.2. Сверхпроводящие провода

Основными сверхпроводящими материалами, используемыми как в гражданском применении, так и в физике высоких энергий являются сверхпроводящие провода (в основном МЬТ1 и КЪ3Бп), на основе которых изготавливаются сверхпроводящие кабели, обмотки, магниты, проводники или катушки. В зависимости от рода применений или назначения используется различный сверхпроводящий провод как по конструкции, так и по электрофизическим характеристикам. Главными параметрами сверхпроводящих проводов является функциональная зависимость плотности тока в зависимости от магнитного поля и температуры (1.1).

]С = Г(В,Т), (1.1)

где /с - критическая плотность тока; В - магнитное поле; Т - температура.

Первыми крупными установками, в которых использовалась магнитная система на основе сверхпроводников были советские термоядерные установки ТОКАМАКи Т-7 и Т-15 [14, 24]. В основе токонесущего элемента Т-7, был сверхпроводящий провод на основе МЬТ1. Он содержал в себе 37 сверхпроводящих волокон при диаметре каждого волокна 96мкм (рисунок 1.5). На рисунке 1.2 обозначены следующие позиции: 1 - сверхпроводящее ЫЪТ1 волокно; 2 - медная стабилизация. В основе же более крупной магнитной системы Т-15 был сверхпроводящий провод на основе КЪ3Бп, который обладает большей токонесущей способность по сравнению с ЫЪТ (рисунок 1.3). У этого материала примерно в 2 раза выше критическое магнитное поле и критическая температура по сравнению с ЫЪТ проводом. Этот провод содержал в себе 14641 сверхпроводящее волокно при диаметре волокна 5мкм. На рисунке 1.3 обозначены

следующие позиции: 1 - группа сверхпроводящих волокно; 2 - бронзовая

матрица.

Рисунок 1.2 - Сверхпроводящий провод для Рисунок 1.3 - Сверхпроводящий №э8п провод для ТНЭ ТОКОМАКа Т-7 ТНЭ ТОКОМАКа Т-15

Для строительства магнитной системы термоядерного реактора ИТЭР, в качестве сверхпроводящих проводов были выбраны провода на основе N№1 и которые используются для создания обмоток полоидального и тороидального полей соответственно.

Ни одной стране в одиночку невозможно справиться со строительством такой крупной системы, как магнитная система ИТЭР, поэтому в поставках принимают участие 7 сторон, которые должны поставлять продукцию с одинаковыми свойствами. У каждой стороны своя конструкция, технология производства и система менеджмента качества, которая обеспечивает необходимые свойства сверхпроводящих проводов. При изготовлении катушек тороидального поля и центрального соленоида используются провода на основе Поперечные

сечения проводов всех поставщиков показаны на рисунке 1.4. [27].

Как можно заметить конструкция проводов, показанных на рисунке 1.7 отличается. Провода, обозначенные на рисунке позициями 1.7а - 1.7г изготавливаются по методу, когда все сверхпроводящие волокна находятся в бронзовой матрице (бронзовая технология), а позиции 1.4д - 1.4з изготавливаются по методу внутреннего источника. Основным критерием выбора этого типа проводов для катушек тороидально поля и центрального соленоида стало то, что сверхпроводник может выдерживать достаточно высокое магнитное поле вплоть до величины 13Т (поле на оси CS).

1.3. Сверхпроводящие токонесущие элементы

Сверхпроводящий провод ввиду своих малых размеров не может обеспечить требуемый уровень рабочего тока для создания высоких магнитных полей в больших магнитных системах. В больших магнитных системах используют токонесущие элементы (ТНЭ), обеспечивающие необходимые электрофизические свойства обмотки и, как правило, содержащие сверхпроводящие провода, скрученные между собой в кабели. Конструкции кабелей отличаются большим многообразием и технологией их изготовления. Каждый вид кабелей обладает своими преимуществами и недостатками.

Для первого советского термоядерного реактора на основе сверхпроводников Т-7 был изготовлен ТНЭ на основе сверхпроводящего ЫЪТ1 провода. Конструкция ТНЭ ТОКАМАКа Т-7, представлена на рисунке 1.5. На рисунке 1.5 обозначены следующие позиции: 1 - медная трубка для прокачки жидкого гелия; 2 -сверхпроводящий провод; 3 - медный гальванический слой.

Для следующего ТОКАМАКа Т-15 был изготовлен ТНЭ новой конструкции (рисунок 1.6) на основе сверхпроводящего соединения На рисунке 1.6

обозначены следующие позиции: 1 - канал для прокачки жидкого гелия; 2 -сверхпроводящий провод; 3 - медный гальванический слой. Отличительной

чертой этого ТНЭ является то, что сверхпроводящий провод и медная стабилизирующая оболочка, по каналам которой протекает жидкий гелий, для лучшей термостабильности объединены вместе путем гальванического наращивания меди.

Другими сверхпроводящими ТНЭ часто используемыми в больших магнитных системах, а особенно в магнитах для ускорителей элементарных частиц, являются кабели резерфордовского типа - одноповивная плоская скрутка (рисунок 1.7).

Рисунок 1.5 - Токонесущий Рисунок 1.6 - Токонесущий Рисунок 1.7 - Кабель элемент для магнитной системы элемент для магнитной системы резерфордовского типа

ТОКАМАКа Т-7 ТОКАМАКа Т-15

Эти кабели изготавливаются на скруточных машинах с углом наложения проводов 15-200, а затем эту конструкцию уплотняют до заданных размеров, так, чтобы в поперечном сечении образовывался прямоугольник из двух рядов сверхпроводящей проводов. Как правило, сверхпроводящие провода при изготовлении этого кабеля скручиваются вокруг стабилизирующего элемента, роль которого обычно играет прямоугольная пластина из меди, стали или сочетания этих материалов [28-31]. Реже в качестве стабилизации в этих кабелях используют медные проволоки [32, 33]. Несколько типов поперечных сечений этих кабелей с различной стабилизацией показано на рисунке 1.8. Позиции, обозначенные на этом

рисунке: 1 - сверхпроводящий провод; 2 - медная проволока; 3 - стальная пластина; 4 - медная пластина.

Рисунок 1.8 - Поперечное сечение кабелей резерфордовского типа: а) со стабилизацией из медной проволоки; б) со стабилизацией из медной и стальных пластин

Медные пластины или металлические пластины в этих кабелях служат для снижения контактного сопротивления между сверхпроводящими проводами [34], а разные материалы применяются, в основном, для придания кабелям лучших механических свойств и снижения электрических потерь [35, 36]. Редко, как описано в [37] в таких кабелях делают дополнительные каналы, по которым протекает хладагент, что обеспечивает дополнительное охлаждение.

Для уменьшения магнитного воздействия и снижения эффекта собственного поля провода в кабеле необходимо полностью транспонировать [37]. Одним из типов транспонированных кабелей является кабель резерфордовского типа, о котором говорилось выше, другим примером может быть плетёный кабель [38]. Этот тип кабеля, равно как и кабель резерфордовского типа, очень часто применяется для обмоток импульсных магнитов. Он обладает меньшими потерями в переменных электромагнитных полях [39]. Как показано в работах В.С. Высоцкого [40, 41], при переходе в нормальное состояние эти кабели обладают высокой стабильностью. Для этих кабелей, как и для большинства кабелей резерфордовского типа используется погружная система охлаждения, то есть когда обмотка из кабелей полностью погружается в ванну с жидким хладагентом.

Наряду с методом погружения сверхпроводящих кабелей в гелий, имеются такие типы кабелей, в которых можно использовать форсированное охлаждение -когда хладагент прокачивается под избыточным давлением по каналам в кабеле. По сравнению с конструкцией погружной обмотки с открытыми каналами

охлаждения в циркуляционном кабеле значительно меньше вероятность межвитковых коротких замыканий. Кроме того, в циркуляционной магнитной системе заключено значительно меньше гелия, чем в погружной системе -достоинство, которое проявляется при переходе обмотки в нормальное состояние. Наконец, механические характеристики обмотки, выполненной из полого проводника, как правило, выше, чем погружной с открытыми каналами, которые делают обмотку рыхлой [37]. Одним из примеров таких кабелей служит полый сверхпроводящий кабель (Hollow Superconducting Cable) [42].

К достоинствам этих кабелей можно отнести их компактные размеры, низкие потери и низкую деградацию критических токов сверхпроводящего провода в быстроизменяющимся магнитном поле [43, 44]. Но у кабелей такой конструкции есть существенные недостатки. К сожалению, условия стабильности полых проводников менее благоприятны: в случае возникновения в обмотке нормальной зоны конечных размеров, её середина и конец охлаждаются хладагентом, уже подогретым в начале. Очевидно, что такой способ охлаждения является менее эффективным, чем при течении хладагента по поперечным каналам [37].

Как было описано выше, каждый из рассмотренных типов кабелей имеет свои преимущества и недостатки, и зачастую преимущества одного кабеля являются недостатками другого. Для крупных магнитных систем была разработана новая конструкция ТНЭ содержащая в себе преимущества одних, и исключающая недостатки других ТНЭ, названная проводник типа «кабель-в-оболочке» (Cable In Conduit Conductor, CICC), разработанная в 1975г. [45], но не находившая масштабного такого крупного применения вплоть до начала 2000-х годов, когда началась реализация проекта ИТЭР [46].

Для такой крупной магнитной системы, как магнитная система ИТЭР, был выбран ТНЭ типа «кабель в оболочке». Этот выбор является оптимальным как с точки зрения производства, так и заданных требованиями свойств. Кроме того, в этом проводнике возможен компромисс между противоречивыми требованиями обеспечения низких потерь на переменном токе и хорошей стабильностью проводника. К достоинствам такого проводника можно отнести ещё и то, что его

можно изготавливать длинномерным (длиной вплоть до 1000м), а при приложении ряда усилий его изготовление может быть достаточно технологичным.

Несмотря на оптимальный с точки зрения электрофизических свойств (потери в переменном магнитном поле, стабильность), на расчётной стадии ИТЭР не были учтены некоторые технологические и эксплуатационные факторы, влияющие на финальные критические свойства проводников. Расчётные характеристики, на основании которых сформулированы требования к готовой продукции, не всегда могут быть выполнены, в связи с недостаточностью проведённых исследований в технологии производства или из-за недостатка экспериментальных данных.

1.4. Проводники для магнитной системы ИТЭР, их изготовление и

испытания

Магнитная система ИТЭР состоит из сверхпроводящих катушек различной функциональности. Каждая из катушек состоит из множества компонентов [47-58], а основным элементом любого вида катушек является сверхпроводящий ТНЭ -проводник [59].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Каверин Денис Сергеевич, 2016 год

Список цитируемой литературы

1. Matthew C. Jewell, Peter J. Lee and David C. Larbalestier, "The Influence of Nb3Sn Strand Geometry on Filament Breakage under Bend Strain as Revealed by Metallography," Superconductor Science and Technology, volume 16, number 9, 16 1005

2. M. K. Sheth, P. Lee, et al., "Procedures for evaluating filament cracking during fatigue testing of Nb3Sn strands," Advances in Cryogenic Engineering, 58, pp. 201208, 2011

3. Carlos Sanabria, Peter J. Lee, William Starch, Ian Pong, Alexander Vostner, Matthew C. Jewell, Arnaud Devred and David C. Larbalestier, "Evidence that filament fracture occurs in an ITER toroidal field conductor after cyclic Lorentz force loading in SULTAN," Supercond. Sci. Technol. 25 (2012) 075007 (11pp)

4. M.D.Sumption and E.W.Collings "Influence of Cromium Diffusion and Related Phenomena on the Resistance Ratios" Workshop on the Effects of Cromium Coating on Nb3Sn Superconductor Strand, 1994

5. M. Sumption et al. "Measurements of RRR variation of strand extracted from Nb3Sn-type Rutherford cables," in Adv. Cryog. Eng. AIP Conf. Proc., Melville, NY, 2008, vol. 54, p.277

6. M. Sumption et al. "Effect of Cable Edge Deformation on RRR and Magnetization of Strands Extracted From Nb3Sn Rutherford-Type Cables," IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 19, NO. 3, JUNE 2009, pp. 2481-2485

7. D. Bessette, "Cabling and Jacketing," Conductor Meeting, 30 of September - 3 of October, Torino, Italy, 2013, Режим доступа: https://user.iter.org/?uid=L54P33

8. Denis Bessette, "Cabling - Jacketing", Conductor Meeting, 7 - 9 of October 2014, Kokura, Japan, Режим доступа: https://user.iter.org/?uid=Q95447

9. Kevin Chan and Tom Paintner, "TF Cabling and Jacketing," Conductor Meeting 7 - 9 of October, Kokura, Japan, 2014, Режим доступа: https: //user. iter.org/?uid=Q8RTU9

10. Tom Paintner, "Status of TF Jacketing Activities at High Performance Magnetics", Conductor Meetings, 30 of September - 3 of October, 2013, Torino, Italy, Режим доступа: https://user.iter.org/?uid=L86ARR

11. Y. Takahashi, Y. Nunoya, "Cable Rotation Measurements during Insertion", Conductor Meeting, 21 - 23 of March 2012, Cadarache, France, Режим доступа: https: //user. iter.org/?uid=9CMJP5

12.Y. Takahashi, Y. Nabara, T. Hemmi et al., Cable Twist Pitch Variation in Nb3Sn Conductors for ITER Toroidal Field Coils in Japan, IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 23 (3), 4801504, 2013

13.Qin Jing-Gang, Yu Wu, Guojun Liao, Chao Zhou, A. Nijhuis, Sheng Liu, " Cable Rotation and Twist Pitch Variation for ITER TF Conductor in China," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on Volume: 25 , Issue: 3, Part: 3, article# 8800204, June 2015

14.D.P. Ivanov, V.E. Keilin, B. Stavissky, N. Chernoplekov, "Some results from the T-7 tokamak superconducting magnet test program," Magnetics, IEEE Transactions on Volume: 15 , Issue: 1, pp.550-553, January 1979

15. Thompson E., "Experience at JET relating to the first production of tritium neutral beams for D-T tokamak experiments," Fusion Engineering - Supplement, 1993., 15th IEEE/NPSS Symposium on, 11 Oct 1993-15 Oct 1993, pp. 71-76

16.B. Turck, "Six years of operating experience with Tore Supra, the largest Tokamak with superconducting coils," Magnetics, IEEE Transactions on (Volume: 32, Issue: 4), Jul. 1996, pp. 2264-2267

17.B. Turck, "TORE SUPRA: a tokamak with superconducting toroidal field coils -status report after the first plasmas," Magnetics, IEEE Transactions on Volume: 25, Issue: 2, June 1989, pp. 14-73-1478

18. Yu Wu, "Experience in Operating Safety of EAST Superconducting Magnets," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on Volume: 20, Issue: 3, June 2010, pp. 431-437

19.Jing Wei, Chen W.G., Wu W.Y., Pan Y.N., Gao D.M., Wu S.T., Wu Y., "The Superconducting Magnets for EAST Tokamak," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on Volume: 20, Issue: 3, June 2010, pp. 556-559

20.Xiao B.J., Ji Z.S., Shen B., Li G.M., Wang H.Z., Wang F., Yuan Q.P., Yang F., Sun X.Y., Luo J.R., Wang Y., Wu Y.C., Zhang R.R., Luo Z.P., Dang N., Li S., Zhou Z.Y., Wang P., Humphreys D.A., Walker M.L., Hyatt A., Leuer J.A., Welander A., Johnson R.D., Penaflor B.G., Piglowski D.A., Mueller D., "Current Status of EAST Plasma Control and Data Acquisition," Nuclear Science, IEEE Transactions on Volume: 57, Issue: 2, April 2010, pp. 510-514

21.Choi, J.H., Kim C.H., Lee D.K., Kim K.H., Ahn H.S., Chu Y., Kong J.D., Hong S.L., Jin J.K., Hwang I.S., Kim Y.S., Park J.S., Kwon M., Ann H.S., Jang G.Y., Yun M.S., Seong D.K., Kim Y.H., Lee Y.W., Shin H.S., "Superconducting magnet power supply system for the KSTAR 1st plasma experiment and engineering," Fusion Engineering, 2009. SOFE 2009. 23rd IEEE/NPSS Symposium on, pp. 1-4

22.Matsukawa M., Aoyagi T., Miura Y., "Development of a General Tokamak Circuit Simulation Program and some application results to the JT-60 power supply

system," Power Conversion Conference - Nagaoka 1997., Proceedings of the Volume:1, pp. 457-462

23.Matsukawa M., "Design optimization study of the JT-60 superconducting coil modification," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on Volume: 14, Issue: 2, June 2004, pp. 1399-1404

24. V.A. Alkhimovich, et al., "The current capacity tests of the Tokamak T-15 Nb3Sn toroidal coil assembly," Magnetics, IEEE Transactions on Volume: 27, Issue: 2 , Part: 4, pp.2057-2059, March 1991.

25.C. Strawbridge, " Project Management in Large Collaborations: SNS Lessons Learned for ITER," Fusion Engineering 2005, Twenty-First IEEE/NPS Symposium on, pp.1-5, 2005

26.N. Mitchell et al., "The ITER Magnet System", IEEE Trans. On Applied Supercond., vol. 18(2), pp. 435-440, 2008.

27.A. Devred, "ITER Conductor Production Status," Conductor Meeting, 18 - 20 of March, Cadarache, France, 2014, Режим доступа: https : //user. iter.org/?uid=P3ZS7W

28.M. Coccoli et al., " Fabrication and Performance of Nb3Sn Rutherford-Type Cable With Cu Added as a Separate Component," IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 14, NO. 2, JUNE 2004, pp. 971-974

29. D. Leroy, "Review of the R&D and Supply of the LHC Superconducting Cables," IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 16, NO. 2, JUNE 2006, pp. 1152-1159

30.R. M. Scanlan et al., "Development of cost-effective Nb3Sn conductors for the next generation hadron colliders," Advances in Cryogenic Engineering (Materials), vol. 48B, pp. 949-957, 2001.

31.M. D. Sumption et al., "AC loss of Nb3Sn-based rutherford cables with internally and externally added Cu," IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 13, no. 2, pp. 23762379, June 2003

32. Sumption, M.D, " AC loss of Nb3Sn-based Rutherford cables with internally and externally added Cu," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on Volume: 10, Issue: 1, 2000, pp.1196-1199

33.L. Rossi, "The LHC Superconducting Magnets", CERN, European Organization for Nuclear Research, LHC Project Report 660, 2003

34.Collings, E.W, "Interstrand contact resistance and magnetization of Nb3Sn Rutherford cables with cores of different materials and widths," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on Volume: 22, Issue: 3, article#: 6000904, 2012

35.E. W. Collings, "Coupling Loss, Interstrand Contact Resistance, and Magnetization of Nb3Sn Rutherford Cables With Cores of MgO Tape and S-Glass Ribbon," IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 21, NO. 3, JUNE 2011, pp.2367-2371

36.Collings, E.W. et al. "Effect of Core Width, Placement, and Condition on Calorimetrically Measured AC Loss and Interstrand Contact Resistance of Stainless-Steel-Cored Nb3Sn Rutherford Cables," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on, Volume: 18, Issue: 2, 2008, pp.1370-1373

37.М. Уилсон, «Сверхпроводящие магниты», Пер. с англ. - М.: Мир, 1985г. -405 с.

38.Режим доступа: www.omkarwireindustries.com

39.P. Bruzzone, "Fully Transposed Braids for the Cable-in-Conduit Superconductors of NET," IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 28, NO. 1, JANUARY 1992

40.V. S. Vysotsky et al., "Influence of a mutltistrand cable design on its quench development process and stability," Cryogenics 1997 Volume 37, Number 9, pp. 517-522

41. V. S. Vysotsky et al., "Possible Solution of the "Single Strand Stability" Problem - Special Cable Design," IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 9, NO. 2, JUNE 1999, pp. 1121-1124

42.H. Khodzhibagiyan, V. Alexeev, S. Averichev, V. Drobin, A. Kovalenko, A. Smirnov, A. Starikov, N. Vladimirova, G. Moritz, E. Fischer, L. Potanina, A. Shikov, and G. Vedernikov "Design of New Hollow Superconducting NbTi Cables for Fast Cycling Synchrotron Magnets," IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 13, NO. 2, JUNE 2003, pp. 3370-3373

43.В.М.Дробин, Е.И.Дьячков, Ю.В.Куликов, Е.К.Курятников, В.Г.Луппов, В.А.Малюк, А.А.Смирнов, Ф.Хованец, И.С.Хухарева, Л.Яншак, «Потери в сверхпроводящих кабелях в импульсных магнитных полях», Издательский отдел Объединенного института ядерных исследований, Дубна 1980г., 15с

44.Hamlet G. Khodzhibagiyan, Alexandre D. Kovalenko, and Egbert Fischer, "Some Aspects of Cable Design for Fast Cycling Superconducting Synchrotron Magnets," IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 14, NO. 2, JUNE 2004, pp. 1031-1034

45.M. O. Hoenig and D.B. Montgomery,1975 "Dense supercritical-helium cooled superconductors for large high field stabilized magnets," IEEE Trans. Magn. 11, 1975 pp. 569-572

46.Ikeda K., 2010 "ITER on the road to fusion energy," Nucl. Fusion 50, article# 014002

47.Schultz J.H, Antaya T., Feng J, Chen-Yu Gung, Martovetsky N., Minervini J.V., Michael P., Radovinsky A., Titus P, "The ITER Central Solenoid," Fusion Engineering 2005, Twenty-First IEEE/NPS Symposium on, Sept. 2005, pp. 1-4

48.D. Everitt, W. Reiersen, N. Martovetsky, R. Hussung, S. Litherland, K. Freudenberg, L. Myatt, D. Hatfield, M. Cole, D. K. Irick, R. Reed, C. Lyraud, P. Libeyre, D. Bessette, C. Jong, N. Mitchell, F. Rodriguez-Mateos, N. Dolgetta, "ITER Central Solenoid design," Fusion Engineering (SOFE), IEEE 25th Symposium on, pp.1-8, 2013

49.P. Libeyre, D. Bessette, N. Dolgetta, Y. Gribov, C. Jong, C. Lyraud, N. Mitchell, F. Rodriguez-Mateos, W. Reiersen, N. Martovetsky, D. Everitt, R. Hussung, S. Litherland, K. Freudenberg, L. Myatt, R. Reed, "Moving Toward Manufacture of the ITER Central Solenoid," IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 24, no. 3, 4200604, 2014

50.P. Libeyre, D. Bessette, M. Jewell, C. Jong, C. Lyraud, F. Rodriguez-Mateos, K. Hamada, W. Reiersen, N. Martovetsky, C. Rey, R. Hussung, S. Litherland, K. Freudenberg, L. Myatt, E. Dalder, R. Reed, S. Sgobba, "Addressing the Technical Challenges for the Construction of the ITER Central Solenoid," IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 22, no. 3, 4201104, 2012

51.E. Barbero Soto, B. Bellesia, A. Bonito Oliva, E. Boter, J. Buskop, J. Caballero, M. Cornelis, J. Cornella, S. Galvan, M. Losasso, L. Poncet, R. Harrison, S. Heikkinen, H. Rajainmaki, P. Testoni, A. Verpont, "Status of the F4E Procurement of the EU ITER TF Coils," IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 22, no. 3, 4200206, 2012.

52.N. Koizumi, K. Matsui, T. Hemmi, K. Takano, Y. Chida, M. Iguchi, H. Nakajima, M. Shimada, K. Oosemochi, Y. Makino, Y. Nagamoto, K. Esaki, "Development of ITER TF Coil in Japan, "IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 22, no. 3, 4200404, 2012.

53.K. Matsui, T. Hemmi, H. Kajitani, K. Takano, M. Yamane, N. Koizumi, "Progress of ITER TF Coil Development in Japan, "IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 24, no. 3, 4203105, 2014

54.B. Lim, F. Simon, Y. Ilyin, C. Y. Gung, J. Smith, Y. H. Hsu, C. Luongo, C. Jong, N. Mitchell, "Design of the ITER PF Coils," IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 21, no. 3, pp. 1918 - 1921, 2011

55.B. Lim, F. Simon, Y. Ilyin, C. Y. Gung, C. Boyer, C. Beemsterboer, P. Valente, S. Lelekhov, N. Mitchell, "Development of the ITER PF Coils, "IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 22, no. 3, 4201404, 2012

56.Z.Zhou, W.Wu, J.Wei, S.Du, S.Han, L.Liu, X.Yu, H.Li, A.Foussat and P.Libeyre, "Research on Manufacture and Enclosure Welding of ITER Correction Coils Cases," IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 22, no. 3, 4202603, 2012

57.A. Foussat et al., "From design to development phase of the ITER correction coils," IEEE Trans. Appl. Supercond. Conf., vol. 21, no. 3, pp.1960-1963, 2011

58.Z. Wenbin and W. Weiyue, "Structure analysis of correction coils for ITER," Nuclear Fus.Plasma Phys., vol. 29, no. 3, 2009

59.A. Devred, "Challenges and Status of ITER Conductor Production", Conductor Meeting, 30 of September, Torino, Italy, Режим доступа: https://user. iter.org/?uid=L3TJ2M

60.Devred, A., Backbier, I., Bessette, D., Bevillard, G., Gardner, M., Jewell, M., Mitchell, N., Pong, I., Vostner, A., "Status of ITER Conductor Development and Production", Applied Superconductivity, IEEE Transactions on, vol. 22, no. 3, 4804909, 2012.

61.Wu Y. et al 2013 Manufacturing of the ITER conductors in China IEEE Trans. Appl. Supercond. 23 4802004] [Liu S et al 2014 Progress on TF and PF conductor for ITER in China presented at MT23 and submitted to IEEE Trans. Appl. Supercond

62.Boutboul T et al 2014 Status of the procurement of the European superconductors for the ITER magnets presented at MT23 and submitted to IEEE Trans. Appl. Supercond

63.Takahashi Y. et al 2011 Technology development and mass production of Nb3Sn conductors for ITER toroidal field coils in Japan Nucl. Fusion 51 113015 (11pp)

64.Park SH et al 2014 Overview of conductor production for ITER Toroidal Field Magnet in Korea presented at MT23 and submitted to IEEE Trans. Appl. Supercond

65.Vysotsky V S et al. 2012 Status and achievements in production of ITER TF conductors and PF cables in Russian Cable Institute production IEEE Trans. Appl. Supercond. 22 4200505

66.Sytnikov V et al 1997 Development and manufacturing of superconducting Cable-In-Conduit Conductors for ITER IEEE Trans. Appl. Supercond. 7 1364-1367

67.Pantsyrny V. et al 2008 Nb3Sn material development in Russia Cryogenics 48 354370

68.Кравцов Д.Э., Каверин Д.С., Шутов К.А., Маринин К.С., Порватова Е.А., Высоцкий В.С., "Контроль качества продукции при производстве проводников для магнитной системы ИТЭР", Журнал "Кабели и Провода", №2-2013, стр. 23-27

69.Thwaits J.J., «The elastic deformation of a rod with helical anisotropy», Int. J. Mech., vol. 19, no. 3. - pp. 161-169., 1977

70. Абрамян Б. Л., Баблоян А. А., «Кручение анизотропного цилиндра», ДАН Арм. ССР.-1958.- T. 27, № 5.-С. 269-275

71.Мусалимов В.М., Смолина И.Ю., Швецов М.А., «Некорректные задачи определения упругих характеристик тел с криволинейной анизотропией», II Всесоюзная конференция по теории упругости. Тезисы докладов. Тбилиси, 1984.—С.198

72.Мусалимов В.М., Смолина И.Ю., «Оценка механических характеристик гибких кабелей на основе решения некорректной задачи определения упругих характеристик спирально-анизотропного стержня», Томск, инж.-строит, ин-т. — Томск, 1988.-11 с. - Деп. в ВИНИТИ 02.06.88, № 4370-В88

73.Мусалимов В.М., Мокряк С.Я., Соханев Б.В., Шиянов В.Д., «Определение упругих характеристик гибких кабелей на основе модели спирально-анизотропного тела», Механика композитных материалов.-1984.-№ 1.-С. 136-141

74. G. Rolando, "Cable-in-conduit superconductors for fusion magnets," Ph.D. thesis, University of Twente, The Netherlands, Enschede, 2013

75.T.A. Painter, , L.Z. Benham, T.L. Hunter, G.A. White, "Cable Untwisting and Final-Stage Twist Pitch Measurements of ITER Toroidal Field Nb3Sn Cable-inConduit Conductors," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on (Volume:25 , Issue: 3 ), article# 4800604, June 2015

76.Kaverin Denis, "TF Cable Rotation Model", Conductor Meeting, 18 - 20 of March 2014, Cadarache, France, available online: https://user.iter.org/?uid=P45RHR

77.Tomone Suwa, "Cable insertion model", Conductor Meeting, 18 - 20 of March 2014, Cadarache, France, available online: https://user.iter.org/?uid=P462HQ

78.Мусалимов В.М. Механика деформируемого кабеля. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005. - 203 с

79.J. Elen, W. Franken, I. Horvath, G. Pasotti, M. V. Ricci, J. A. Roeterdink, N. Sacchetti, M. Spadoni, C. Spoorenberg, G. Vecsey, P. Weymuth, "The superconductor test facility SULTAN", Magnetics, IEEE Transactions on (Volume:17 , Issue: 1 ), pp. 490-493, Jun. 1981

80.B. Jakob, G. Pasztor, "Fabrication of a high current Nb3Sn forced flow conductor for the 12 tesla SULTAN test facility", Magnetics, IEEE Transactions on (Volume:23 , Issue: 2 ), pp. 914-917, Mar. 1987

81. G. Pasztor, B. Jakob, I. Horvath, P. Ming, G. Vecsey, P. Weymuth, "Successful operation of the Nb3Sn Swiss insert coil for the 12 tesla Sultan test facility",

Magnetics, IEEE Transactions on (Volume:24 , Issue: 2 ), pp. 1086-1089, Mar. 1988

82.A. M. Fuchs, B. Blau, P. Bruzzone, G. Vecsey, M. Vogel, "Facility status and results on ITER full-size conductor tests in SULTAN", Applied Superconductivity, IEEE Transactions on (Volume:11 , Issue: 1 ), pp. 2022-2025, March 2001

83.L.Zani, E.Mossang, J-P. Serries, H. Cloez «Final report on Characterization of NbTi strands representative for the ITER PF Coils», CEA, AIM/NTT-2004.005, pp. 21-22

84.A.K. Shikov, V.I. Pantsyrny, N.I. Kozlenkova, et al. «A study on correlation between Jc (4.2 K) and current sharing temperature Tcs of Nb3Sn strands and short sample of conductor for toroidal field coils of ITER magnet system», AIP Conference Proceedings 1219, 231 (2010)

85.P. Bruzzone, B. Stepanov, R. Wesche, C. Calzolaio, S. March, M. Vogel, "Operation and Test Results From the SULTAN Test Facility", Applied Superconductivity, IEEE Transactions on (Volume:22 , Issue: 3 ), 9501704, 2012

86.P. Bruzzone, B. Stepanov, R. Wesche, M. Bagnasco, F. Cau, R. Herzog, M. Calvi, M. Vogel, M. Jenni, M. Holenstein, H. Rajainmaki, "Status Report of the SULTAN Test Facility," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on Volume: 20 , Issue: 3, pp.455-457, June 2010

87.Bajas H, Durville D, Ciazynski D and Devred A 2010Numerical simulation of the mechanical behavior of ITER cable-in-conduit conductors IEEE Trans. Appl. Supercond. 20 1467-70

88.A. Nijhuis, Y. Ilyin, S. Wessel, E. Krooshoop, Long Feng Y. Miyoshi, "Summary of ITER TF Nb3Sn Strand Testing Under Axial Strain, Spatial Periodic Bending and Contact Stress", Applied Superconductivity, IEEE Transactions on (Volume:19 , Issue: 3 ), pp. 1516-1520, June 2009

89.A. Nijhuis, R. P. P. van Meerdervoort, W. A. J. Wessel, "Spatial Periodic and Homogeneous Transverse Stress Loading on ITER Nb3Sn Bronze and Internal Tin Strand", Applied Superconductivity, IEEE Transactions on (Volume:22 , Issue: 3 ), 4802405, June 2012

90.A. Devred, I. Backbier, D. Bessette, G. Bevillard, M. Gardner, C. Jong, F. Lillaz, N. Mitchell, G. Romano and A. Vostner, "Challenges and status of ITER conductor production," Supercond. Sci. Technol. 27 (2014) 044001 (39pp)

91.T.Boutboul, P.Readman, E. Viladiu, "TFEU8: SULTAN test results," SULTAN working group, Flims, Switzerland, 23 - 25 January 2013

92.V. Tronza, S. Lelekhov, B. Stepanov, P. Bruzzone, D. Kaverin, K. Shutov, V. Vysotsky, "Test Results of RF ITER TF Conductors in the SULTAN Test Facility,"

Applied Superconductivity, IEEE Transactions on Volume: 24, Issue: 3, June 2014, article# 4801905

93.Amemiya N. and Tsukamoto O. "Influence of Copper to Superconductor Ratio on Stability of Superconductors", Cryogenics, 1991, v.31, p.528-532

94.Гуревич А.В., Минц Р.Г. "Физика композитных сверхпроводников", М., Наука, 1987 год, стр.240

95.Radebaugh et al. 2001, Johnson 1960,White and Meeson 2002, and Cryo. Mat. Prop. Prog. 2001

96.ГОСТ Р 53803-2010

97.Pawlek F., Hogalla D. - Cryogenics, 1966, v. 6, №1, pp. 14-18

98.Г.К.Уайт "Экспериментальная техника в физике низких температур", 1961 г. - М., изд. Физико-математической литературы

99.Адаскин А.М., Зуев В.М., "Материаловедение (металлообработка)," Академия, 6-е изд., стер., 2009 - 288c.

100. Tronza, V.I.; Pantsyrny, V.I.; Stepanov, B.; Bruzzone, P.; Paramonov, A.V.; Kochetov, M.V.; Kaverin, D.S.; Shutov, K.A.; Vysotsky, V.S.; Vorobieva, A.E.; Abdyukhanov, I.M.; Polikarpova, M.V.; "Testing of RF 100 m TF Qualification Conductor in the SULTAN Test Facility," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on Volume: 23, Issue: 3, Part: 2, article #9500805, June 2013

101. Jack W. Ekin, "Experimental Techniques for Low Temperature Measurements," Published in the United States by Oxford University Press Inc.,New York, 2006, ISBN 0-19-857054-6, pp. 246 - 248

102. IEC 61788-4: Superconductivity - Part 4: Residual resistance ratio measurement - Residual resistance ratio of Nb-Ti and Nb3Sn composite superconductors

103. Официальный сайт "Hitachi" Режим доступа: http://www.hitachi-cable.co.jp

104. V. Vysotsky, "Status of Cabling and Jacketing at RF DA," Conductor Meeting 10 - 12 of September, Moscow, Russia, 2012, Режим доступа: https: //user. iter.org/?uid=BGP6NA

105. M.T. Naus, "Optimization of Nb3Sn Composite Wires," Ph.D. Thesis, University of Wisconsin - Madison (2002)

106. B.T. Matthias, "Superconductivity of Nb3Sn," Phys. Rev., 95, 1435 (1954)

107. M. K. Sheth, "Fatigue behavior of Nb3Sn composite strands used for ITER magnets," Ph. D. Thesis, Florida State University, 2011

108. George F. Vander Voort, "Metallography. Principles and Practice", McGraw-Hill Book company inc., 2007

109. M.C. Jewell, "The effect of strand architecture on the fracture propensity of Nb3Sn composite wires," Ph. D. Thesis, University of Wisconsin - Madison, 2008

110. Режим доступа: http://www.polishing-technology.com

111. Robert S. Willams, "Principles of metallography," McGraw-Hill Book company inc., 1920

112. D. Kaverin, L. Potanina, K. Shutov, V. Vysotsky, V.Tronza, A. Mitin, I. Abdyukhanov, M. Alekseev, «Analysis of Nb3Sn strand microstructure after full-size «SULTAN» test of ITER TF conductor sample», «Physics Procedia», Volume: 67, pp. 914-917, 2015.

113. I.M. Abdyukhanov, A.K. Shikov, A.E. Vorobyeva, V.I. Pantsyrnyy, N.A. Beliakov, E.A. Dergunova, K.A. Mareev, M.N. Nasibulin, S.M. Zernov, K.M. Abramushin, Anishuk, D.S., " Results of Investigations of 500 kg Nb 3Sn Bronze Strand Produced in Russian Federation for ITER Project," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on Volume: 21, Issue: 3, Part: 3, pp.25672570, June 2011

114. Чернявский К.С., "Стереология в материаловедении", М. Металлургия, 1977г., 280 с

115. John C. Rush, Robert T. Dehoff, "Practical Stereology," Published by Plenum Press, New York, NY, ISBN 0-306-46476-4, 1999

116. Smigelskas, A. D.; Kirkendall, E. O. (1947). "Zinc Diffusion in Alpha Brass". Trans. AIME 171: 130-142

117. ТУ 001.406-2008

118. Айвазян С.А., Мхитарян В.С., «Теория вероятностей и прикладная статистика» - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 656с

119. Taran, A.; Sytnikov, V.; Rychagov, A.; Shutov, K.; Ipatov, Y; "New Technology Complex for ITER TF and PF Cables and TF Conductors Production," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on (Volume:20 , Issue: 3 ), June 2010, pp. 394-397

120. Ipatov, Y.P.; "Improvement of Cr- and Ni-Coating Technology for ITER Conductors' Production," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on (Volume:22 , Issue: 3 ), article# 4804204, June 2012

121. Тимошенко С.П., Гудьер Дж., «Теория упругости». - М: Наука, 1974.575 с

122. M. Hojo et al., "Direct measurement of elastic modulus of Nb3Sn using extracted filaments from superconducting composite wire and resin impregnation method," Physica C, 445-448, 814 (2006)

123. D.S. Easton et al., "A prediction of the stress state in Nb3Sn superconducting composites," J. Appl. Phys., 51, 2748 (1980)

124. N. Mitchell, "Finite element simulations of elasto-plastic processes in Nb3Sn strands," Cryogenics, 45, 501 (2005)

125. Y. V. Karasev et al., " The effect of final processing steps on RRR of NbTi strands for ITER PF coils," Adv. Cryo. Eng. (Materials), Vol. 58, 2012, pp 182189

126. В.А. Привезенцев, Э.Т. Ларина, «Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии», Энергия, Москва 1970г. - 424с

127. Fetisov, S.S.; Polyakova, N.V.; Kaverin, D.S.; Potanina, L.V.; Shutov, K.A.; Svalov, G.G.; Tronza, V.I.; Vysotsky, V.S., "Residual Resistance Ratio in Nb3Sn Strands During ITER TF Conductor Manufacture and After SULTAN Tests," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on (Volume:24, Issue: 3), article #8800305, June 2014

128. H. Bajas, "Numerical simulation of the mechanical behavior of the ITER cable-in-conduit conductor," Ph. D. Thesis, Paris, 2011

129. J. D. Adam et al., "Status of the LHC Superconducting Cable Mass production", IEEE Trans. On Applied Superconductivity, Vol. 12, No. 1, March 2002, p. 1056-1062

130. CERN Technical specifications LHC-MMS/97-152 and LHC-MMS/97-153 (1997)

131. Z. Charifoulline, "Residual Resistivity Ratio (RRR) Measurements of LHC Superconducting NbTi Cable Strands," Applied Superconductivity, IEEE Transactions on (Volume:16 , Issue: 2 ), pp.1188-1191, June 2006

132. Technical Specification, Annex "B" to Procurement Arrangement, 1.1.P6A.RF.01.0 between the ITER International Fusion Energy Organization for the Joint Implementation of the ITER Project and Russian Research Center "Kurchatov Institute", Режим доступа: https://user.iter.org/?uid=2F3NT9

133. I. M. Abdyukhanov, A. E. Vorobieva, E. A. Dergunova, M. V. Polikarpova, K. A. Mareev, N. V. Traktirnikova, D. S. Novosilova, V. I. Pantsyrny, and P. A. Lukyanov, "The RRR Parameter of the ITER Type Bronze-Route Cr-Coated Nb Sn Strands After Different Heat Treatments," IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 22, NO. 3, JUNE 2012, article# 4802804

134. D.R. Dietderich, J. Glazer, C. Lea, W.V. Hassenzahl. J.W. Morris, Jr., "The critical current density and microstructural state of an internal tin multifilamentary superconducting wire," IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. MAG-21, NO. 2, MARCH 1985, pp. 297-300

135. Carlos A. Rodrigues, Joao Paulo B. Machado, and Durval Rodrigues, Jr., "Development, Heat Treatment Optimization and Microstructural Characterization

of Nb3Sn Superconductor Wire," IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 13, NO. 2, JUNE 2003, pp. 3426-3429

136. Deviation Request #20, "Heat treatment schedule of Nb3Sn strand for TF conductor," 20 Sep., 2011, Режим доступа: https://user.iter.org/?uid=6JCKA6

137. Feynman, Richard Phillips; Leighton, Robert B.; Sands, Matthew L. (2006). The Feynman lectures on physics (3 vol.). Pearson / Addison-Wesley. ISBN 08053-9047-2.: volume 2

138. A. Nijhuis et al., "Impact of void fraction on mechanical properties and evolution of coupling loss in ITER Nb3Sn conductors under cyclic loading," IEEE Trans. Applied. Supercond., vol. 15, no. 2, Jun. 2005, pp. 1633-1636

139. А.Г. Петров, «Аналитическая гидродинамика». Учебное пособие для вузов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 520с., с. 125

140. И.Ю. Родин, «Исследования обмоточных сверхпроводников для создания крупномасштабных магнитных систем», диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук, НИИЭФА им. Ефремова, Санкт-Петербург, 2005г

141. A. Nijhuis and Y. Ilyin, "Transverse load optimization in Nb3Sn CICC design; influence of cabling, void fraction and strand stiffness," Supercond. Sci. Technol., n. 19, pp. 945-962, 2006

142. Yu Wu, Jinggang Qin, "Rotation test for CN cable (TF and MB)", Conductor Meeting, 7 - 9 of October 2014, Kokura, Japan, Режим доступа: https: //user. iter.org/?uid=Q973 5P

143. Мусалимов В.М., Соханев Б.В., Мокряк С.Я. «Элементы механики кабельных конструкций» - Томск: Изд-во Томского ун-та, 1981. -120 с

144. George W. Housner and Thad Vreeland, «The analysis of stress and deformation», Division of engineering and applied science, California institute of technology, sixth printing, 1991, pp. 78-82

145. Сычев Л.И., Реут Л.З. «Шахтные гибкие кабели». - М: Недра, 1971.-182 с

146. А. Е. Саргсян, «Сопротивление материалов, теории упругости и пластичности. Основы теории с приверами расчётов.» - Учебник для вузов. -2-е изд., испр. и доп. - М.: Высшая школа, 2000. - 286с.: ил

147. http://sopromat.vstu.ru/metod/lek/lek_09.pdf

148. А. М. Михайлов, «Основы расчёта элементов строительных конструкций в примерах» - М.: Высш. школа, 1980. - 304с., ил

149. В. Блашке, «Введение в диффиринциальную геометрию» - Ижевск: Издательсий дом «Удмуртский университет». 2000. 232с

150. Manfredo P. do Carmo, "Differintial geometry of Curves and Surfaces", Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliffs, New Jersey, 1976, ISBN: 0-13-212589-7

151. Jean-Pierre Demailly, "Complex Analytic and Differential Geometry", Universit'e de Grenoble I Institut Fourier, UMR 5582 du CNRS 38402 Saint-Martin d'H'eres, France, 2012

152. Каверин Д.С., Зубко В.В., Шутов К.А., Маринин К.С., Кочетов М.В., Ченский И.Ф., «Раскручивание жил кабелей под действием аксиальной нагрузки», журнал «Кабели и провода», №4 (347), 2014г., стр. 24-27

153. Denis S. Kaverin, Vasily V. Zubko, Kirill A. Shutov et al., VNIIKP RF TF cable untwisting and eongation under tensile force, IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 24 (3), 4801104, 2014