ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2024, № 11 · СМЕЖНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Соленоид на основе лент высокотемпературного сверхпроводника для магнитокалорических применений

К.А. Колесов1, А.В. Маширов1, В.В. Коледов1, А.О. Петров1, А.П. Орлов1, И.В. Бычков2, Д.А. Кузьмин2, D. Gajda3, Ю.С. Кошкидько1, В.Г. Шавров1, Д.А. Суслов1

1 ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
2 Челябинский государственный университет, Челябинск, Россия
3 Institute of Low Temperature and Structure Research PAS, Poland, Польша
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2024.11.31 УДК 537.62 EDN XOLMQE

Аннотация

Композитные ленты на основе пленок высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) семейства Y-Ba-Cu-O могут применяться для создания постоянных сверхпроводящих магнитов (ПСМ), захватывающих и длительное время сохраняющих постоянное магнитное поле при температурах 90 К и ниже. В настоящей работе предложена оригинальная конструкция ПСМ в конфигурации соленоида, состоящего из колец лент ВТСП. Представлены результаты исследования процесса захвата и удержания магнитных полей в соленоиде, включая зависимость магнитного поля в центре соленоида от температуры после выключения внешнего источника поля, последующего за охлаждением ПСМ во внешнем магнитном поле. Рассмотрена также стабильность удержанного поля в ПСМ при постоянной температуре. Эксперименты проводились при температурах от 3 до 100 К, в магнитном поле до 6,4 Тл. Обсуждается возможность использования соленоидов на основе лент ВТСП в перспективных системах твердотельного охлаждения на основе магнитокалорического эффекта.

  • постоянные магниты
  • высокотемпературные сверхпроводники
  • магнитокалорический эффект
  • магнитное твердотельное охлаждение при криогенных температурах
  • захват магнитного потока
Abstract (in English)

Solenoid based on tapes of high-temperature superconductor for magnetocaloric applications

Composite tapes based on high-temperature superconductor (HTSC) films of the Y-Ba-Cu-O family can be used to create permanent superconducting magnets (PSM) that capture and maintain a constant magnetic field for a long time at temperatures of 90 K and below. In this paper, an original PSM design in the solenoid configuration consisting of rings of HTSC tapes is proposed. The results of a study of the process of capturing and holding magnetic fields in the solenoid are presented, including the dependence of the magnetic field in the solenoid center on the temperature after switching off the external field source, followed by cooling the PSM in the field. The stability of the held field in the PSM at a constant temperature is also considered. The experiments were carried out at temperatures from 3 to 100 K, in a magnetic field of up to 10 T. The possibility of using solenoids based on HTSC tapes for applications in promising solid-state cooling systems based on the magnetocaloric effect is discussed.

Для цитирования

Колесов К.А., Маширов А.В., Коледов В.В., Петров А.О., Орлов А.П., Бычков И.В., Кузьмин Д.А., Gajda D., Кошкидько Ю.С., Шавров В.Г., Суслов Д.А. Соленоид на основе лент высокотемпературного сверхпроводника для магнитокалорических применений // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.11.31

Литература

  1. Murakami M. Progress in applications of bulk high temperature superconductors // Superconductor Science and technology. - 2000. - Т. 13. - №. 5. - С. 448.
  2. Hull J.R., Murakami M. Applications of bulk high-temperature superconductors // Proceedings of the IEEE. - 2004. - Т. 92. - №. 10. - С. 1705-1718.
  3. Wang Q. et al. Review on high-temperature superconducting trapped field magnets // Superconductor Science and Technology. - 2024. - Т. 37. - №. 12. - С. 123005.
  4. Patel A. et al. Trapped fields greater than 7 T in a 12 mm square stack of commercial high-temperature superconducting tape // Applied Physics Letters. - 2013. - Т. 102. - №. 10.
  5. Patel A. et al. A trapped field of 17.7 T in a stack of high temperature superconducting tape // Superconductor Science and Technology. - 2018. - Т. 31. - №. 9. - С. 09LT01.
  6. Петров А.О., Коледов В.В., Маширов А.В., Колесов К.А., Шавров В.Г. Захват магнитного поля постоянными магнитами на основе лент высокотемпературного сверхпроводника // Журнал радиоэлектроники. - 2024. - №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.11.26
  7. Petrov A.O. et al. Capture of magnetic flux in high-temperature superconductor YBa2Cu3O7 and its destruction // Chelyabinskiy Fiziko-Matematicheskiy Zhurnal. - 2022. - Т. 7. - №. 3. - С. 359-364.
  8. Kolesov K.A. et al. Determination of heat transfer parameters in the mechanical heat switch for a refrigerating machine with magnetocaloric effect // Chelyabinskiy Fiziko-Matematicheskiy Zhurnal. - 2021. - Т. 6. - №. 1. - С. 111-118.
  9. Kuznetsov A.S. et al. The Magnetocaloric Effect upon Adiabatic Demagnetization of a Polycrystalline DyNi2 Alloy // Physics of Metals and Metallography. - 2022. - Т. 123. - №. 4. - С. 397-401.
  10. Chikurov D.S., Rudominskiyy A.E., Volkov M.P. Magnetization and Flux Capture in a Superconducting Ring Made of High-Tc 2G Tape // Журнал Сибирского федерального университета. Математика и физика. - 2023. - Т. 16. - №. 6. - С. 838-844.
  11. Baskys A. et al. A trapped field of 13.4 T in a stack of HTS tapes with 30\mu m substrate // arXiv preprint arXiv:1709.03085. - 2017.
  12. Brandt E.H. Superconductor disks and cylinders in an axial magnetic field. I. Flux penetration and magnetization curves // Physical Review B. - 1998. - Т. 58. - №. 10. - С. 6506.