Другие предметы \ Введение в химическую технологию материалов современной энергетики

Российские сверхпроводящие материалы для магнитных систем термоядерных реакторов, страница 3

В настоящее время ВНИИНМ приступил к выпуску 0,5 т сверхпроводников на основе NbTi сплава для ИТЭР. В процессе данной работы должны быть опробованы различные конструкции проводов диаметром 0,75 мм с диаметром волокон 6-7 мкм, в т.ч. и с низким коэффициентом заполнения по NbTi сплаву - менее 20 %, а с целью уменьшения уровня потерь в конструкцию провода вводятся резистивные барьеры из медно-никелевых сплавов (рис. 6). Для уменьшения потерь на спаривание стрендов в кондуите отрабатывается технология нанесения на поверхность стрендов никелевого покрытия разного качества. Из полученных проводов в дальнейшем ВНИИКП изготовит три куска кабелей длиной по 15 м различных конструкций для проведения сравнительных испытаний.

wpe8.jpg (11945 bytes)

Рис.6- Поперечное сечение сверхпроводника Bi-2223/AgAu

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВЕРХПРОВОДНИКИ

Во ВНИИНМ проводятся исследования по разработке длинномерных проволок и лент, а также массивных керамик на основе ВТСП-соединений. Использование их в токовводах, которые в будущем предлагается применять в термоядерных установках является перспективным применением. В ряде работ [10, 11] показано, что при 4,2 К в полях выше 10-12 Тл критическая плотность тока ВТСП-лент выше, чем в проводниках на основе Nb3Sn. Использование же ВТСП в токовводах, т.е. в отсутствии сильных полей, становится очень привлекательным из-за сохранения сверхпроводимости в широком диапазоне температур (4,2 – 77 К).

При разработке сверхпроводников для токовводов основной упор был сделан на разработку длинномерных ВТСП-композитов, которые, в отличие от массивных ВТСП-материалов, обладали бы повышенной стойкостью к механическим (в том числе циклическим) нагрузкам, термоциклированию, и, таким образом, позволяли бы создавать долговечные электротехнические устройства [12, 13]. В результате оптимизации составов сплавов, конструкции сверхпроводников и технологических режимов их изготовления удалось изготовить многожильные ВТСП-проводники на основе соединений Bi-2223, в оболочке из сплавов Ag-Au, с длиной единичного куска до 250м. В сотрудничестве с РНЦ “Курчатовский институт” и ИФВЭ (г. Протвино, Московской области) были изготовлены и успешно испытаны модели ВТСП-вставок в токовводы на 1кА. Полученные результаты позволят приступить к изготовлению технических конструкций токовводов.

ВЫВОДЫ

  • Для катушки-вставки в Модель CS ИТЭР по “бронзовой технологии” изготовлено и протестировано 810 кг стрендов на основе Nb3Sn, которые удовлетворяют предъявляемым требованиям.
  • Разработан и изготовлен по методу “внутреннего источника олова” экспериментальный стабилизированный сверхпроводящий провод с высокой плотностью критического тока Jc более 2000 А/мм2. Это почти в 3 раза выше, чем первоначальные требования по Jc для ИТЭР к стрендам, получаемым по этому методу.
  • Разработана конструкция стрендов на основе NbTi сплава для магнитной системы полоидальной катушки ИТЭР. Начат выпуск 0,5 т сверхпроводников.
  • Разработаны высокотемпературные сверхпроводники для токовводов термоядерных установок. Изготовлены и успешно испытаны модели ВТСП-вставок в токовводы на 1 кА.
  • Показано, что уровень разработанных низко- и высокотемпературных сверхпроводников, отвечает требованиям, предъявленным к магнитным системам и токовводам существующих проектов установок термоядерного синтеза.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы благодарят сотрудников МИНАТОМа РФ М.Коржавина, Н.Чеверева, сотрудников Ефремовского института (Санкт-Петербург) О.Филатова, С.Егорова, сотрудника ВНИИКП В.Сытникова за обсуждение результатов исследований и перспектив использования разработанных сверхпроводников для проекта ИТЭР.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. V. Agureev, V. Keilin, E. Klimenko et al., IEEE Trans. Magn. 11(2) (1975) 303.
  2. E. Klimenko, N. Chernopliokov, A. Nikulin, At. Energ., 63(4) (1987) 248.
  3. Production of Nb3Sn strands for the ITER model coil, Task 11TT05-93-07-05 FR01.
  4. A. Nikulin, A. Shikov et al., Adv. Cryo. Eng., 42(b) (1996) 1337.
  5. A. Shikov, A. Nikulin et al., IEEE Trans. Magn., 30 (1994) 2316.
  6. P. Bruzzone, H.H.J. ten Kate et al., Adv. Cryo. Eng., 42(b) (1996) 1351.
  7. A. Shikov, A. Nikulin, A. Silaev, A. Vorobieva, V. Pantsyrnyi, G. Vedernikov, N. Salunin,
    S. Soudiev, J. Nucl. Mater., 258-263 (1998) 1929.
  8. V. Pantsyrnyi, A. Nikulin, A. Shikov et al., CEC/ICMC-99, Canada, (July 1999).
  9. A. Shikov, A. Nikulin et al., IEEE Trans. Appl. Superconduct., 9(2) (1999) 1441.
  10. G. Papst, 5th Summer School & Scientific Workshop on HTS, Hungary (June 1999).
  11. J.M. Seuntjens, G. Snitchler, IEEE Trans. Appl. Superconduct., 7(2) (1997) 1817.
  12. A. Nikulin, Phys. & Mater. Sci., NATO ASI series, 26 (1996) 129.
  13. A. Nikulin, A. Shikov, I. Akimov et al., EUCAS-97, 2 (1997) 1327.
Скачать файл