مطالعه‌ی پدیده‌ی فرونشانی و مشخصه‌یابی آن بر روی نوار ابررسانای دمابالا‌ی Bi-2223/Ag

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده‌ی فیزیک و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران

2 گروه فیزیک، دانشکده‌ی علوم پایه، دانشگاه قم

چکیده

امروزه، کاربرد مگنت­‌های ابررسانای دمابالا به دلیل بهبود کیفیت سیم ابررسانا، به واقعیت تبدیل شده است. برای طراحی مگنت ابررسانای ایمن، آگاهی دقیق از فرایند گذار ابررسانایی به مقاومتی (فرونشانی) بسیار مهم است و معمولاً این گذار با قانون توان توصیف می‌­شود. در این مقاله، پدیده‌­ی فرونشانی و انتشار آن بر روی طول کوتاهی از نوار ابررسانای Bi-2223/Ag با به کارگیری پالس حرارتی موضعی و استفاده از شبیه­‌سازی یک­بُعدی با برنامه‌­ی Comsol multiphysics 4.4 بررسی شده است. حداقل انرژی لازم برای فرونشانی (MQE) و سرعت انتشار آن (vMPZ)، دو مشخصه­‌ی فرونشانی هستند که در پایداری و حفاظت مگنت ابررسانا مؤثرند. در این­جا، با افزایش جریان و دما، نرخ کاهش MQE به عنوان عامل پایداری، و نرخ تغییرات سرعت انتشار ناحیه­‌ی نرمال (vMPZ) به عنوان پارامتر حفاظت ذاتی در برابر فرونشانی بررسی شده‌­اند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of Quench and Its Characterization on High Temperature Superconducting Bi-2223/Ag Tape

نویسندگان [English]

  • M Abdollahi Dargah 1
  • N Alinezhad 1
  • N Abdollahi Ghahi 1
  • J Mahmoodi 2
چکیده [English]

Bi-2223/Ag Superconducting Tape, Local Heat Disturbance, Minimum Quenches Energy, Quench Propagation Velocity, Simulation
 

[1] M. Maeda, R. Yokohama, Y. Yanagisawa, Recent developments in high-temperature superconducting magnet technology (review), IEEE Trans. Appl. Supercond. 24 (2014) 4602412.

 

[2] K. Sato, Research, Fabrication and Applications of Bi-2223 HTS Wires, World Scientific (2016).

 

[3] A. Devred, Quench origins, AIP Conference Proceedings 249 (1992) 1262-1308.

 

[4] M. Wilson, Superconducting Magnets, Oxford University Press (1983).

 

[5] Y. Iwasa, Stability and protection of superconducting magnets: A discussion, IEEE Trans. Appl. Supercond. 15(2) (2005) 1615-1620.

 

[6] M. Breschi, L. Trevisani, M. Boselli, L. Bottura, A. Devred, P.L. Ribani, F. Trillaud, Minimum quench energy and early quench development in NbTi superconducting strands, IEEE Trans. Appl. Supercond. 17(2) (2007) 2702-2705.

 

[7] W. Pi, X. Shi, J. Dong, Y. Wang, Experimental Investigation on Quench Characteristics of NbTi/Bi2223 Hybrid Superconductor, International conference on Mechatronics, Electronic, Industrial and Control Engineering, (2015).

 

[8] H. Bajas, M. Bajko, B. Bordini, L. Bottura, S. Izquierdo Bermudez, J. Feuvrier, A. Chiuchiolo, J. C. Perez, G. Willering, Quench Analysis of High-Current-Density Nb3Sn Conductors in Racetrack Coil Configuration, IEEE Trans. Appl. Supercond. 25(3) (2015) 1-5.

 

[9] C.L. Wu, Z.M. Bai, J.H. Li, J.X. Wang, Normal-zone propagation velocities in Bi-2223/Ag superconducting multifilament tape, Physica C: Superconductivity 386 (2003) 166-169.

 

[10] E. Martinez, F. Lera, M. Martinez-Lopez, Y. Yang, S.I. Schlachter, P. Lezza, P. Kovac, Quench development and propagation in metal/MgB2 conductors, Supercond. Sci. Technol. 19 (2006) 143.

 

[11] T. Huang, E. Martínez, C. Friend, Y. Yang, Quench characteristics of HTS conductors at low temperatures IEEE Trans. Appl. Supercond. 18(2) (2008) 1317-1320.

 

[12] Z. Zhong, H.S. Ruiz, L. Lai, Z. Huang, W. Wang, T. Coombs, Experimental study of the normal zone propagation velocity in double-layer 2G-HTS wires by thermal and electrical methods, IEEE Trans. Appl. Supercond. 25 (2015) 1-5.

[13] M. Lebioda, J. Rymaszewski, Analysis of normal zone propagation in superconducting tapes initiated by thermal disturbances, Journal of Physics: Conference Series. 709 (2016) 012011.

 

[14] T. Huang, A. Johnstone, Y. Yang, C. Beduz, and C. Friend, Finite element modelling of thermal stability and quench propagation in a pancake coil of PbBi2223 tapes, IEEE Trans. Appl. Supercond. 15(2) (2005) 1647–1650.

 

[15] B. Zhi-ming, X. Wu, C. Wu, J. Wang, Quench Propagation Properties Analysis of High-Temperature Superconductors using Finite Element Method,  Physica C: Superconductivity and its applications 436(2) (2006) 99-102.

 

[16] A. Stenvall, A. Korpela, J. Lehtonen, R. Mikkonen, Formulation for solving 1D minimum propagation zones in superconductors, Physica C: Superconductivity and its applications 468(13) (2008) 968-973.

 

[17] N. Glowa, R. Wesche, P. Bruzzone, P. Bruzzone, Quench Studies of YBCO Insulated and Noninsulated Pancake Coils, IEEE Trans. Appl. Supercond. 24(3) (2014) 1-5.

 

[18] S. Sanz, G. Sarmiento, A. Pujana, J.M. Merino, M. Tropeano, D. Nardelli, G. Grasso, J. Sun, F. Tora, I. Marino, Experimental Study and Simulation of Quench in MgB2 Coils for Wind Generators, IEEE Trans. Appl. Supercond. 26(3) (2016) 1-5.

 

[19] M.K. Al-Mosawi, S. Avgeros, C. Beduz, Y. Yang, A. Ballarino, Quench characteristics of Ag/AuBi2223 HTS-stainless steel stack used for the hybrid current leads of the Large Hadron Collider, J. Phys. Conf. Ser. 97(1) (2008) 012304.

 

[20] C.L. Wu, H.L. Yang, Finite element analysis of quench propagation velocity in Bi-2223/Ag superconducting multifilamentary tape, Materials Science Forum 546 (2007) 1931-1934.

 

[21] Y. Iwasa, Case Studies in Superconducting Magnets, 2th edition, Springer Science (2009).

 

[22] ­­R. Bellis, Y. Iwasa, Quench Propagation in High Tc Superconductors, Cryogenics 34(2) (1994) 129-144.

 

[23] Cryocomp Eckels Engineering 3.06 Cryodata Inc. Florence SC, USA 29501.

 

[24] C. Uher, Thermal Conductivity of High-Tc Superconductors, J. Supercond. 3(4) (1990) 337-389.