Merkez iletkeni bakır olan süperiletken corc kabloların alternatif akım kayıpları

Abstract

REBCO (RE = rare earth) kullanılarak üretilen yüksek sıcaklık süperiletkenler ticari üretime ulaşmış olup özellikleri sürekli olarak geliştirilmektedir. Fakat magnet (bobbin) üretimi için gerekli olan yüksek kritik akım değerine sahip kabloların yapımında bu iletkenlerin kullanımında zorluklar devam etmekte ve az sayıda kablo konsepti bulunmaktadır. Bu kablo konseptlerinden her biri farklı karakteristikler sergilemektedir. Bu çalışmada enerji sistemlerinde kullanılabilecek, gövdede bakır tüp iletken üzerine sarılmış Asya üretim şeritler kullanılarak üretilmiş CORC kablolar deneysel olarak incelenmiştir. Bakır iletkenin kullanımı, iletken içerisinde soğutucu sıvı geçirilerek soğutma kanalı olanağı sağlar. Temel olarak AA transport akımda, harici bir AA manyetik alanda ve eşzamanlı uygulanmaları durumlarında alternatif akım kayıpları incelenmiştir. Transport AA akım durumunda, toplam kaybın arttığı ve bu kaybın büyük bir bölümüne eksenel manyetik alanın sebep olduğu girdap akımlarının neden olduğuna dair göstergeler bulunmuştur. Manyetizasyon AA kayıplarının incelenmesi için farklı konfigürasyonlara sahip örnekler hazırlanmış ve bakır gövde iletkende meydana gelen kayıplardan dolayı toplam AA kayıplarında artış gözlemlenmiştir. Ayrıca düşük genlikli manyetik alanlarda tüm kablonun AA kayıplarının sadece bakır iletkenin kayıplarından daha düşük olduğu gözlemlenmiştir. Bunun sebebinin uygulanan manyetik alanın süperiletkenler tarafından perdelenmesinden kaynaklandığı görülmüş ve benzetim çalışmalarıyla da gösterilmiştir.

High temperature superconductors from REBCO (RE = rare earth) family reached industrial production and their performance is continuously enhancing. However, cabling technology using these conductors for high-current (kA-range) cables for magnet (coil) technology is still challenging and there are only few cable concepts (CORC®, Roebel cable, twisted stack cable). Each of them exhibits different characteristics. In this study we experimentally investigate CORC® cable produced in house utilizing copper tube former. Such former offers central cooling channel for partial or complete cable cooling by forced flow of coolant. We focused mainly on AC loss due to transport AC current, external applied AC magnetic field and their simultaneous action. In case of transport AC current we have found indications that large part of total loss has origin in eddy current due to axial magnetic field. For magnetization AC loss investigation we prepared several samples with different configurations. In this case we found direct evidence of AC loss increase due to loss in former. However, we have also found that at low field amplitudes magnetization AC loss of the complete cable is lower than loss in bare former. This is caused by shielding of the magnetic field by superconductor, which was also confirmed by numerical simulations.