В Японии в настоящее время
выполняются 4 проекта по ВТСП магнитам на
основе Bi- системы:
-
магниты
для 1ГГц ЯМР спектрометра;
-
магниты
для аппаратуры по вытягиванию кремниевых
монокристаллов;
-
магниты
для сепараторов;
-
1Тл
импульсный магнит для индуктивных
накопителей электроэнергии.
1ГГц ЯМР сверхпроводящий
спектрометр
был разработан в Магнитной лаборатории
Национального Исследовательского
института металлов (NRIM, Цукубо, Япония). Для
этого спектрометра требовался магнит с
полем 23.5Тл. Оно достигалось ВТСП вставкой
во внешний НТСП магнит с полем 21.5Тл,
работающий при температуре 1.8К. Проектные
размеры вставки - внутренний и внешний
диаметры 75мм и 130мм, соответственно, длина -
около 0.6м. При плотности рабочего тока 70.5А/см2
этот магнит должен генерировать поле 2.4Тл.
Хотя еще остались не решенными некоторые
технические проблемы, все же при
использовании в качестве вставки двойной
рейстрековой катушки из Bi-2223
удалось достичь максимального магнитного
поля 23.4Тл в 18Тл поле внешнего магнита.
Проектные
параметры магнита для аппаратуры по
выращиванию крупных Si монокристаллов
| Сверхпроводник |
Bi-2223
лента в
Ag-оболочке |
| Число
жил |
61 |
| Сечение
ленты, мм2 |
1х4 |
| Число
двойных рейстрековых катушек |
18 |
| Внешний
диаметр катушки, м |
1.2 |
| Общая
длина ленты, км |
80 |
| Рабочий
ток, А |
200 |
| Плотность
тока, А/мм2 |
50 |
| Сохраняемая
энергия, МДж |
1 |
| Максимальное
аксиальное поле, Тл |
3 |
| Максимальное
радиальное поле, Тл |
1.8 |
| Рабочая
температура, К |
20 |
Приложение магнитного поля к расплаву эффективно
при выращивании крупных монокристаллов
кремния высокой чистоты. Сильные магнитные
поля предотвращают конвекцию
расплавленного кремния, обусловленную
большими температурными градиентами между
стенками и центральной частью тигля.
Разработка ВТСП магнита для этих целей
началась в 1997 году объединенными усилиями
трех японских фирм - Toshiba Corp., Sumitomo Electric Industry,
Shin-etsu Handotai Co при финансовой поддержке
Министерства внешней торговли и
промышленности (MITI).
Магнитная сепарация в больших
градиентах магнитных полей
используется для очистки горных пород от
магнитных примесей. Традиционно для этих
целей применяют медные электромагниты с
железным сердечником с предельным
магнитным полем до 2Тл. Такие установки
имеют высокое энергопотребление. Ситуация
упрощается при использовании ВТСП магнитов.
В NRIM провели первые испытания ВТСП магнита
для сепарации на основе Bi-2223
ленты в Ag-оболочке.
Магнит состоял из 17 последовательно
соединенных рейстрековых катушек
диаметром 130мм. Для охлаждения
использовался рефрижератор Джифорда-МакМагона.
Токовводы длиной 40см также изготавливались
из ВТСП материала (Bi-2223
лента). Испытания магнита проводились при 20К
и рабочем токе 250А, генерирующем в центре
магнита поле 1.3Тл. Уже эти параметры вполне
удовлетворительны для изготовления и
испытания промышленного образца.
1Тл импульсный магнит,
работающий на частоте 1Гц при 40К, для
индуктивного накопителя электроэнергии
был разработан в совместном проекте
исследовательских групп из Kyushu Univ., Kyushu Electric
Power Co, Fuji Electric Co. Магнит был изготовлен из
четырех многожильных Bi-2223
лент (61 жила) в Ag-оболочке,
изолированных друг от друга поливиниловой
пленкой толщиной 5мкм. Для улучшения
механических качеств оболочки к серебру
было добавлено 1% Mn и
0.5% Sb. При испытаниях
в рабочем режиме (1Тл, 1Гц, 40К) потери на
переменном токе составили 7.2Вт. Дальнейший
прогресс в параметрах магнита может быть
достигнут при совершентсвовании
технологии ВТСП лент.
Supercond.Sci.Technol.,
2001,13,pp51-59
PERST
add red. lenty
