بخشی از مقاله
چکیده
برای طراحی سامانهی مگنتهای ابررسانا، شناخت رفتار نواحی عادی در سیمها و مگنت بسیار مهم است. علاوه براین، دانستن دقیق تحولات کوئنچ در ارتقای کیفیت سیم-های ابررسانا برای ساخت مگنت و دستیابی به شرایط کاری پایدار آن ضروری است. در این مقاله پدیده کوئنچ و انتشار آن را بر روی طول کوتاهی از نوار ابررسانای Bi-2223/Ag با اعمال پالس حرارتی موضعی و استفاده از شبیهسازی یکبعدی با برنامه Comsol multiphysics 4.4 بررسی میکنیم.
حداقل انرژی لازم برای کوئنچ و سرعت انتشار آن، دو مشخصه کوئنچ هستند که در پایداری و حفاظت مگنت ابررسانا موثرند که دراینجا با درنظرگرفتن شرایط آدیاباتیک و اعمال تقریب خطی در فرآیند تقسیم جریان، آنها را اندازهگیری میکنیم. نتایج شبیهسازی پدیده کوئنچ نشان میدهند که مشخصههای آن به جریان و دما بستگی دارند.
مقدمه
با بهکارگیری ابررسانای دما بالا - HTS - 1 - - در صنعت و فنآوری، به مخرب ناشی از وقوع آن، اهمیت ویژهای یافت. اختلالاتی مانند پرش خصوص ساخت مگنتهای ابررسانا، مطالعات کوئنچ با توجه به آثار شار، حرکت سیم و شکست اپوکسی، سبب افزایش دما بهطور موضعی در مگنت میشود [1]، با ادامه افزایش دما تا حد بحرانی - - ، در آن ناحیه، گذار از حالت ابررسانایی به حالت عادی - مقاومتی - رخ داده و با رشد این ناحیه، پدیده کوئنچ اتفاق میافتد .[2]
کمترین انرژی مولد ناحیه عادی انتشار، حداقل انرژی کوئنچ نامیده میشود - MQE - 2 - - که معیاری برای پایداری و حفاظت مگنت ابررسانا ارائه میدهد .[3] رفتار کوئنچ در HTS، به دلیل دمای کاری بالاتر و نوع مواد تشکیل دهنده کامپوزیت آن، نسبت به LTS - 3 - تفاوت دارد .[4] با افزایش دمای کاری، ظرفیت گرمایی افزایش قابل توجهی خواهد داشت، انتظار میرود مقدار MQE در HTS بیشتر و درمقابل سرعت انتشار ناحیه عادی - - 4 بسیار کوچکتر باشند .[5] دراینجا با استفاده از معادله تعادل حرارتی، رفتار کوئنچ را در شرایط آدیاباتیک و در دما و جریانهای متفاوت بررسی و سرعت انتشار ناحیه عادی را برآورد خواهیم کرد.
نمونه را در محفظه خلا در نظر می-گیریم بنابراین، سرمایش از طریق هدایت حرارتی به بلوکهای مسی که سطح زیرین آن در دمای ثابت قرار دارند، صورت میگیرد به این ترتیب، شرایط آدیاباتیک صدق میکند. برای اندازهگیری سرعت انتشار کوئنچ، چهار پروب ولتاژ، 1تا 4، در فواصل 2 سانتی متر از یکدیگر و برای اندازهگیری دما سه حسگر دما، 1تا 3، در وسط پروبها تعبیه شده است. فاصله پروب اول از انتهای هیتر نیز 2cm است. عرض بلوکهای مسی 15 میلیمتر است و به لید جریان متصل میشوند. برای ایجاد اختلال حرارتی موضعی، هیتری به طول 1cm و با مقاومت 20 اهم و طول پالس 15 ثانیه در نظر میگیریم.
نتایج و بحث
شکل2 نمودار تغییرات زمانی ولتاژ و دما را در شرایط کاری مشخص op = 50A، op = 77K و به ازای اعمال تپ ولتاژ 2.395 نشان میدهد. نمودارهای2الف و 2ب نشان میدهند که اندکی پس از قطع تپ ولتاژ، در زمان = 15s، اختلاف پتانسیل و دما کاهش مییابند و به عبارتی توان سرمایشی بر توان گرمایشی حاصل از
اختلال موضعی حرارتی غلبه می کند و بازیابی - - 6 ناحیه عادی به حالت ابررسانا رخ میدهد.
