Reprezentatívne výsledky

2016

  • Tvarovanie magnetického poľa pomocou kombinácie supravodivých a feromagnetických materiálov

Účinnosť magnetického plášťa vyrobeného z komerčne dostupných materiálov bola testovaná overením jeho schopnosti potlačiť magnetické odozvy kovových a feromagnetických predmetov. Rozsah aplikovaného magnetického poľa bol od 0,1 do 10 mT a frekvencia okolo 50 až 60 Hz. Plášť je tvorený kombináciou vnútornej rúrky z vysokoteplotného supravodiča chladeného pomocou tekutého dusíka a vonkajšej rúrky vyrobenej z MnZn feritového prášku rozptýleného v plastickej hmote. Supravodič vo forme pásikov je navinutý  špirálovitým spôsobom na textitovú rúrku. Takáto konštrukcia je sľubná pre prípad, kedy by mal byť v plášti tienený objekt s rozmermi dosahujúcimi niekoľko centimetrov. Účinnosť modelu magnetického plášťa vyrobeného podľa tejto konštrukcie bola preukázaná pozorovaním 20 násobného zníženia magnetickej odozvy kovových alebo feromagnetických predmetov.

Šouc, J., Solovyov, M., and Gömöry, F.: Hiding objects in AC magnetic fields of power grid frequency by two-shell ferromagnetic/superconducting cloak, Applied Phys. Lett. 109 (2016) 033507.

Solovyov, M., Šouc, J., Kováč, J., Gömöry, F., Mikulášová, E., Ušáková, M., and Ušák, E.: Designe of magnetic cloak for experiments in AC regime, (Invited paper) IEEE Trans. Applied Supercond. 26 (2016) 0500206.

2015

  • Husté supravodivé MgB2 vrstvy pripravná difúznym procesom (IMD)

  
SEM image of IMD MgB2 single wire torn after cooling down by liquid nitrogen (a) and TEM BF image of MgB2layer (b)

Mikroštruktúra hustých bez pórových vrstiev v jedno-žilových drôtoch pripravených metódou vnútornej difúzie horčíka (IMD) bola analyzovaná. Supravodívá vrstva sa skladá temer z čistej MgB2 fázy s malou objemovou frakciou nano-rozmerných Mg a MgO precipitátov  a amorfných nano-kryštalických zrnách bohatých na B. Obsah kyslíka v IMD drôtoch je značne nižší v porovnaní s technológiou PIT (prášok v trubke). Boli pozorované tenké Mg vrstvy na hraniciach doštičkových MgB2 zŕn. Elektrické merania ukázali vysoké kritické prúdové hustoty v MgB2 vrstvách, čo je sľubným faktorom pre ďalšie vylepšenia a tiež možné aplikácie.

Rosová, A., Hušek, I., Kováč, P., Dobročka, E., and Melišek, T.: Microstructure of MgB2 superconducting wire prepared by internal magnesium diffusion process, J. Alloys Comp. 619 (2015) 726-732.
Kováč, P., Hušek, I., Rosová, A., Kulich, M., Melišek, T., Kopera, Ľ., and Brunner, B.: Properties of MgB2 wires made by internal magnesium diffusion into different boron powders, Supercond. Sci Technol. 28 (2015) 095014.
Brunner, B., Windbichler, A., Reissner, M., Kováč, P., and Hušek, I.: Comparison of critical current density and pinning behaviour of mono-core MgB2 wires prepared by different method, J. Supercond. Novel Magn. 28 (2015) 443-446.

2014

  • Modelovanie striedavých strát vo vinutiach z VTS

Veľa supravodivých aplikácii býva obyčajne nabudzované a odbudzované pod jednosmerným prúdom, čo môže zvýšiť striedavé straty. Pre ich konštrukciu je preto nevyhnutné porozumieť  a predpovedať striedavé straty.  Táto analýza je  postavená na numerickom modeli ktorý berie do úvahy interakciu medzi prúdmi vo všetkých závitoch.  Študovaný prípad je súbor 32 kotúčových cievok  s  200 závitmi v každom urobenom s tenkej pásky , ako napríklad s ReBCO supravodiča. Zistili sme, že straty sa zvyšujú s rastúcim nárastom jednosmerného prúdu. Okamžitá strata výkonu je najvyššia v počiatočnom náraste striedavého prúdu. V nasledovných cykloch je výkonová strata pri náraste prúdu než pri jeho klesaní. Straty na jeden cyklus sú najväčšie na čelách kotúčových cievok. Tento model má veľký potenciál predpovedať striedavé straty v cievkach magnetov a byť užitočný pri ich návrhu.

  
Half of the pancakes of the coil are saturated with critical current density after setting the dc current corresponding to IDC = 0.5Ic  (a) and loss per cycle and tape length is the highest at the end pancakes (b).

Pardo, E.: Modelling of AC loss in coils made of thin tapes under DC bias current, IEEE Trans. Applied Supercond. 24 (2014) 4700105.
Pardo, E.: Calculation of AC loss in coated conductor coils with a large number of turns, Supercond. Sci Technol. 26 (2013) 105017.
Pardo, E., Šouc, J., and Kováč, J.: AC loss in ReBCO pancake coils and stacks of them: modelling and measurement, Supercond. Sci Technol. 25 (2012) 035003.

2013

  • Plochý MgBRutherford kábel

Obr. Pozdľžny pohľad a priečny rez plochého MgB2 kábla typu Rutherford

Na obrázku je priečny rez a pozdĺžny vzhľad prvého Rutherford MgB2 kábla s viditeľnými prvkami v jednotlivých vodičoch. Bezstratový transport jednosmerného elektrického prúdu je zabezpečený MgB2 jadrom v strede každého drôtu, ktoré je chránené titánovou difúznou bariérou voči stabilizačnej vrstve z veľmi čistej medi. Zvýšenú mechanickú odolnosť umožňuje vonkajší obal zo zliatiny medi a niklu (Monel). Jednotlivé vodiče sú transponované do kábla pomocou planetárneho spletacieho zariadenia a formovacích valcov. Zvýšenie faktoru plnenia v plochom kábli umožňuje zvýšenie inžinierskej prúdovej hustoty Je o viac ako 20% a poskytuje tiež možnosť navíjania na malé priemery (≈40 mm) bez degradácie transportných prúdov, čo je zvlášť dôležité pre vinutia veterných turbín s veľkým počtom pólov.

Kopera, Ľ., Kováč, P., Hušek, I., and Melišek, T.: Rutherford cable made of single-core MgB2 wires, Supercond. Sci Technol. 26 (2013) 125007.

  • Nízkostratový kábel zhotovený z transponovaných tvarovaných páskových supravodičov

Ukázali sme, že tvarovaním aktívnej vrstvy supravodivých pások do tvary rovnobežných vlákien je možné v kábli, zostrojenom helikoidálnym uložením pások na okrúhlu trubku, významne znížiť disipáciu energie vo vonkajšom magnetickom poli. Porovnali sme straty v dvoch kábloch s identickou geometriou. Referenčný kábel bol zhotovený z pôvodných pások, na prípravu ďalšieho sme použili pásky so supravodivou vrstvou narezanou do 5 pásikov. Krok transpozície sa rovnal polovine dĺžky kábla. Meranie sme napred vykonali na kábloch bez skratovaných koncov. Potom sme ho zopakovali po vytvorení spoločného prívodu na každom konci, čo zodpovedá situácii pri použití kábla vo vinutí cievky. Naše výsledky jasne ukázali absenciu väzobných prúdov. Pri amplitúde striedavého poľa 0.1 T sú straty kábla z tvarovaných pások 5-krát nižšie. Experimentálne výsledky sme potvrdili numerickým modelovaním.


Fig.: AC loss measured on two small cable models at 72 Hz, 77 K: Cable A from standard tapes, Cable B from striated tapes. Long-dashed lines show simple analytical predictions. Short-dashed lines in reasonable agreement with experimental data have been obtained by numerical finite element modeling.

Šouc, J., Gömöry, F., Kováč, J., Nast, R., Jung, A., Vojenčiak, M., Grilli, F., and Goldacker, W.: Low AC loss cable produced from transported striated CC tapes, Supercond. Sci Technol. 26 (2013) 075020.

 2012

  • Magnetický plášť z kombinácie supravodič/feromagnetikum

Ako spravodivé (SV) tak aj feromagnetické (FM) materiály nachádzajú použitie pre účely tienenia magnetického poľa. Na základe Maxwellových rovníc bolo teoreticky ukázané, že špeciálne navrhnutý dvojvrstvový valec pozostávajúci zo supravodivej vrstvy SC a z feromagnetickej vrstvy FM sa správa ako tieniaci plášť pre statické magnetické pole. Tento teoretický predpoklad bol experimentálne potvrdený na vzorke s centimetrovými rozmermi. Na jej výrobu sme použili ľahko komerčne dostupné materiály: transformátorový plech FeNiCr, a pásku s pokrytím z vysokoteplotného supravodiča YBCO, ochladenú kvapalným dusíkom na teplotu 77 K. Naše výsledky ukázali, že okrem ideálneho tienenia takýto kompozit nenarušuje vonkajšie jednosmerné magnetické pole, čím sa stáva preň neviditeľný.

                                    
Fig.: Interaction of static magnetic field applied in horizontal direction with the objects of tubular shape made from a) superconductor, b) ferromagnet, c) suitable combination of superconductor (inner tube) and ferromagnet (outer tube) compared with the reference case d) non-magnetic and non-superconducting materials. Outside the tube the distributions in c) and d) are quite similar, i.e. the combination of superconducting and ferromagnetic tube can shield its inner space without being detected by a magnetic field sensor outside.

Gömöry, F., Solovyov, M., Šouc, J., Navau, C., Camps, J.P., and Sanchez, A.: Experimental realization of a magnetic cloak, Science 335 (2012) 1466-1468