THE CHANGE IN THE CRITICAL CURRENT OF SECOND-GENERATION HTS TAPES AFTER APPLIYING A COMPRESSIVE MECHANICAL LOADS

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Currently, projects of large-scale magnetic systems based on second-generation high-temperature superconductors (HTS) are actively being developed all over the world. Significant mechanical stresses occur during the production and operation of conductive elements, which can adversely affect the conductivity. In this study, an analysis was conducted on the changes in conductivity of HTS tapes with various architectures after applying compressive mechanical loads at room temperature. The HTS tapes produced at S-Innovations and those manufactured on the Kurchatov Institute's production line were used for investigation. It was shown that additional coating of HTS tape with POS-61 solder (Sn61/Pb39) lead to a decrease in conductivity at lower compressive mechanical loads compared to non-coated samples. It was also found that compressive loads of 50 MPa led to a significant increase in longitudinal inhomogeneity and local increase in critical current above values in original tape. Comparative analysis of critical currents obtained using transport method and calculated from Hall magnetometry data was carried out. Results obtained by these complementary methods were consistent for all samples if exponential form of local volt-ampere characteristic was assumed.

作者简介

I. Preobrazhenskiy

NRC “Kurchatov Institute”; Lomonosov Moscow State University

Email: preo.ilya@yandex.ru
Moscow, 123098 Russia; Moscow, 119991 Russia

V. Guryev

NRC “Kurchatov Institute”

Email: preo.ilya@yandex.ru
Moscow, 123098 Russia

D. Diev

NRC “Kurchatov Institute”

Email: preo.ilya@yandex.ru
Moscow, 123098 Russia

A. Naumov

NRC “Kurchatov Institute”

Email: preo.ilya@yandex.ru
Moscow, 123098 Russia

A. Polyakov

NRC “Kurchatov Institute”

Email: preo.ilya@yandex.ru
Moscow, 123098 Russia

K. Moseev

NRC “Kurchatov Institute”

Email: preo.ilya@yandex.ru
Moscow, 123098 Russia

M. Makarenko

NRC “Kurchatov Institute”

Email: preo.ilya@yandex.ru
Moscow, 123098 Russia

S. Shavkin

NRC “Kurchatov Institute”

编辑信件的主要联系方式.
Email: preo.ilya@yandex.ru
Moscow, 123098 Russia

参考

  1. Кашурников В.А., Максимова А.Н., Руднев И.А., Мороз А.Н. Магнитные и транспортные свойства сверхпроводников второго рода: численное моделирование и эксперимент // ФММ. 2021. Т. 122. № 5. С. 466–498.
  2. Красильников А.В., Коновалов С.В., Бондарчук Э.Н., Мазуль И.В., Родин И.Ю., Минеев А.Б., Кузьмин Е.Г., Кавин А.А., Карпов Д.А., Леонов В.М., Хайрутдинов Р.Р., Кукушкин А.С., Портнов Д.В., Иванов А.А., Бельченко Ю.И., Денисов Г.Г. Токамак с реакторными технологиями (TRT): концепция, миссии, основные особенности и ожидаемые характеристики // Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 11.
  3. Mitchell N., Zheng J., Vorpahl C., Corato V., Sanabria C., Segal M., Sorbom B., Slade R., Brittles G., Bateman R., Miyoshi Y., Banno N., Saito K., Kario A., Kate H., Bruzzone P., Wesche R., Schild T., Bykovskiy N., Dudarev A., Mentink M., Mangiarotti F., Sedlak K., Evans D., Van Der Laan D., Weiss J., Liao M., Liu G. Superconductors for fusion: a roadmap // Supercond. Sci. Technol. 2021. V. 34.
  4. Wang Z. Current status of research on magnetic confinement fusion and superconducting tokamak devices // Procedia Computer Science. 2023. V. 228.
  5. Ходжибагиян Г.Г., Новиков М.С., Фишер Э.З., Шемчук А.В. Концепция ВТСП магнитной системы синхротрона "Новый нуклотрон" // Письма в ЭЧАЯ. 2024. Т. 21. № 1.
  6. Rossi L., Senatore C. HTS Accelerator Magnet and Conductor Development in Europe // Instruments. 2021. V. 5. No. 8.
  7. Uglietti D. A review of commercial high temperature superconducting materials for large magnets: from wires and tapes to cables and conductors // Supercond. Sci. Technol. 2019. V. 32. 053001.
  8. Zhou W., Jia R., Cao J., Liang R. Elastoplastic mechanical behavior of high-field magnet of REBCO high temperature superconducting composite tape under extreme environment // Composite Structures. 2024. V. 329. 117806.
  9. Zhou Y.H., Park D., Iwasa Y. Review of progress and challenges of key mechanical issues in high-field superconducting magnets // National Sci. Rev. 2023. V. 10. No. 3.
  10. Антонова Л.Х., Боровицкая И.В., Горшков П.В., Демихов Е.И., Иванов Л.И., Крохин О.Н., Михайлова Г.Н., Михайлов Б.П., Никулин В.Я., Покровский С.В., Руднев И.А., Троицкий А.В. Применение ударных волн для улучшения токонесущих свойств ВТСП-лент YBCO (123) и Bi (2223) в магнитных полях // ФММ. 2011. Т. 111. № 2. С. 162–168.
  11. Krivykh A., Irodova A., Krylov V., Kulikov I., Polyakov A. Electromechanical Properties of Thin-Layer HTSC-2G Tape Wires at Helium Temperature and Tensile Stresses Above 1000 MPa // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2022. V. 32. No. 4.
  12. Ikuta S., Nakanishi K., Nishiyama R., Ohya M. Spiral bending tests of various REBCO wires for development of high-temperature superconducting assembled conductors // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2023. V. 33. No. 5.
  13. Polikarpova M.V., Lukyanov P.A., Abdyukhanov I.M., Pantsyrny V.I., Vorobyeva A.E., Khlebova N.E., Sudyev S.V., Shikov A.K., Guryev V.V. Bending Strain Effects on the Critical Current in Cu and Cu–Nb–Stabilized YBCO-Coated Conductor Tape // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2014. V. 24. No. 3.
  14. Diev D.N., Anashkin O.P., Keilin V.E., Krivykh A.V., Polyakov A.V., Shcherbakov V.I. Delamination tests of 2G HTS tapes at room and liquid nitrogen temperatures // AIP Conf. Proc. 2014. V. 1574. P. 245–251.
  15. Ryu S., Lee C., Choi Y., Sim K., Hahn S., Kim S. Deformation Behavior of Stacked REBCO Tapes under Compressive Loads // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2024. V. 34. No. 5.
  16. Molodyk A., Samoilenkov S., Markelov A., Degtyarenko P., Lee S., Petrykin V., Gaifullin M., Mankevich A., Vavilov A., Sorbom B., Cheng J., Garberg S., Kesler L., Hartwig Z., Gavrilkin S., Tsvetkov A., Okada T., Awaji S., Abraimov D., Francis A., Bradford G., Larbalestier D., Senatore C., Bonura M., Pantoja A.E., Wimbush S.C., Strickland N.M., Vasiliev A. Development and large volume production of extremely high current density YBa2Cu3O7 superconducting wires for fusion // Scientific Reports. 2021. V. 11. 2084.
  17. Samoilenkov S., Molodyk A., Lee S., Petrykin V., Kalitka V., Martynova I., Makarevich A., Markelov A., Moyzykh M., Blednov A. Customised 2G HTS wire for applications // Supercond. Sci. Technol. 2016. V. 29. 024001.
  18. Krasnoperov E.P., Sychugov V.V., Guryev V.V., Shavkin S.V., Krylov V.E., Volkov P.V. 2G HTS tape and double pancake coil for cryogen-free // Electrical Eng. 2020. V. 102. P. 1769–1774.
  19. Карпов И.Д., Иродова А.В., Круглов В.С., Шавкин С.В., Эм В.Т. Исследование внутренних напряжений в несущей ленте-подложке из нержавеющей стали AISI 310S для ВТСП-проводов второго поколения методом нейтронной стресс-дифрактометрии // ЖТФ. 2020. Т. 90. № 7.
  20. Воробьева А.Е., Абдюханов И.М., Раков Д.Н., Белотелова Ю.Н., Котова Е.В., Коновалов П.В., Панцырный В.И., Шиков А.К. Мишени для получения ВТСП 2 поколения методом импульсного лазерного напыления // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы. 2012. Т. 2.
  21. Shavkin S.V., Shikov A.K., Chernykh I.A., Guryev V.V., Kovalenko E.S., Yakovenko E.V., Zanaveskin M.L., Rakov D.N., Vorobieva A.E. Diagnostics of target inhomogeneity and influence of YBCO target oxygen content on properties of HTSC 2G samples fabricated by PLD technique // J. Phys.: Conference Series. 2014. V. 507. 022030.
  22. Преображенский И.И., Гурьев В.В., Диев Д.Н., Наумов А.В., Поляков А.В., Мосеев К.В., Макаренко М.Н., Шавкин С.В. Влияние сжимающих механических нагрузок на распределение критического тока в пакетах ВТСП-лент // Сверхпроводимость: фундаментальные и прикладные исследования. 2024. Т. 2. № 2.
  23. Кривых А.В., Гурьев В.В., Мосеев К.В. Изменение токонесущей способности композитных ВТСП-2 лент под действием перпендикулярного давления // ВАНТ: термоядерный синтез. 2025.
  24. Falorio I., Young E.A., Yang Y. Flux pinning distribution and E-J characteristics of 2G YBCO Tapes // J. Phys.: Conference Series. 2014. V. 507. 022004.
  25. Manfreda G., Bellina F., Volpini G. Critical current statistical distribution and voltage–current characteristics in superconducting wires // Supercond. Sci. Technol. 2014. V. 27. 125005.
  26. Kiss T. Percolative Transition and Scaling of Transport E–J Characteristics in YBCO Coated IBAD Tape // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2003. V. 13. No. 2.
  27. https://doi.org/10.1109/TASC.2003.811906
  28. Thomann A.U., Geshkenbein V.B., Blatter G. Vortex dynamics in type-II superconductors under strong pinning conditions // Phys. Rev. B. 2017. V. 96. 144516.
  29. Guryev V.V., Shavkin S.V., Kruglov V.S. Guided vortex motion in dilute strong pinning environment: Models and experiment // Physica C: Supercond. Appl. 2022. V. 599. 1354080.
  30. Fee M., Fleshler S., Otto A., Malozemoff A.P. Effects of local variations in critical current density on the performance of long Bi-2223 tapes // IEEE Trans. on Appl. Supercond. 2001. V. 11. No. 1.
  31. Gömöry F., Šouc J., Adámek M., Ghabeli A., Solovyov M., Vojenčiak M. Impact of critical current fluctuations on the performance of a coated conductor tape // Superconductor Sci. Techn. 2019. V. 32. No. 12. 124001.
  32. Клименко Е.Ю., Именитов А.Б., Шавкин С.В., Волков П.В. Ом-амперные характеристики сверхпроводников с сильным пиннингом // ЖЭТФ. 2005. Т. 127. № 1.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».