Выпуски бюллетеня

ТомНомер
13 1
12 1 2 3 4 5 6
11 1 2 3 4 5 6
10 1 2 3 4 5
9 1 2 3 4 5
8 1 2 3 4 5
7 1
6 1 2 3 4
5 1 2 3 4 5 6
4 1 2 3 4 5 6
3 1 2 3 4 5 6
2 1 2 3 4 5
1 1 2
0 0

Тематический указатель

SuperPоwer: планы на 2017 г.

2013, Tом 10, выпуск 2
Тематика: ВТСП материалы 2-го поколения, Финансирование и рынок

С 12 по 14 марта 2013 г. во Франции прошел семинар, посвященный механическим и электромагнитным эффектам в сверхпроводниках (MEM Workshop), на котором компания SuperPower объявила о своих дальнейших планах в области разработки и производства ВТСП проводников 2-го поколения. Ни для кого не секрет, что компания SuperPower сегодня является одним из основных игроков на рынке сверхпроводящих материалов, а новости об улучшении  свойств ВТСП проводников 2-го поколения и коммерческих планах вызывают пристальный интерес у всего сверхпроводящего сообщества.

Безудержный оптимизм середины нулевых о ВТСП проводниках 2-го поколения по цене 25$ за кА·м и многомиллиардном рынке сбыта к 2015 году сменился более реалистичными и сдержанными оценками. Стало ясно, что радикального снижения цен на  ВТСП ленты в обозримой перспективе ожидать не приходится. Один из последних прогнозов рынка ВТСП материалов и изделий на их основе приведен на Рис. 1 (по данным BCC Research, октябрь 2012 г.). Согласно прогнозу, основное потребление ВТСП проводника в 2017 г. будет приходиться на сверхпроводящие кабели и токоограничители, вклад стоимости сверхпроводника в стоимость конечного изделия также не является определяющим. Другие сверхпроводниковые электротехнические устройства, такие как электрические машины, трансформаторы и индуктивные накопители энергии, согласно прогнозу BCC Research, еще не вышли из стадии прототипов и на рынке будут представлены слабо. 

Рис. 1. Прогноз рынка ВТСП проводников и устройств на их основе на 2017 г.

В сложившийся ситуации компания SuperPower старается поднять привлекательность своей продукции за счет постоянного улучшения свойств выпускаемого ВТСП проводника. Рост критического тока, особенно при пониженной температуре и в сильном магнитном поле, позволяет снизить стоимость кило-ампер метра ВТСП проводника без снижения цены его погонного метра. В 2016 г. в SuperPower планируют увеличить критический ток ВТСП ленты шириной 4 мм до 200А при температуре 77 К в собственном поле, и до 1000 А при 30 К в поле 2 Тл (условия работы ВТСП обмоток в электрических машинах). Заявленные планы (см. Рис. 2.) хорошо согласуются с экспериментальными результатами, уже достигнутыми на коротких образцах ВТСП проводников, как по увеличению критического тока путем наращивания толщины ВТСП слоя, так и по оптимизации полевых зависимостей при помощи введения искусственных центров пининга. На коротких образцах ВТСП проводников шириной 12 мм уже достигнуты критические токи до 1500 А (или 500 А в пересчете 4 мм проводник) при температуре 30 К и в магнитном поле 2 Тл (см. Рис. 3.). Разработка новых ВТСП проводников 2-го поколения ведется в тесной кооперации с университетом Техаса.

Рис. 2. Планы SuperPower по улучшению критических свойств ВТСП проводников.

Рис. 3. Полевые зависимости критических токов проводников SuperPower при 30К.

Также к 2020 г. планируется довести  длину единичного ВТСП проводника до 1000 м, тогда как сегодня потребитель может рассчитывать на куски длиной не более чем 200-300 м. Хотя о выпуске опытных ВТСП проводников длиной до 600 м несколько раз сообщалось, их массовое производство все еще не налажено.

Одной из основных детских болезней ВТСП проводников 2-го поколения остается сильная неоднородность их критических свойств по длине, в особенности, наличие точечных дефектов, критический ток на которых может быть на 10% хуже, чем у всего остального проводника. В результате, ВТСП обмотки оказываются подвержены локальным переходам в нормальное состояние, способным привести к их перегоранию. От неоднородности критических свойств по длине и ширине ВТСП ленты особенно сильно страдают транспонированные токонесущие элементы типа Ребель и единичные проводники, нарезанные на полоски для уменьшения потерь на переменном токе. Специалисты SuperPower уже достигли значительных успехов в достижении высокой однородности критического тока в ВТСП проводнике на длинах около 100 метров (см. Рис. 4). Для сравнения приведены аналогичные графики для ранее произведенных ими ВТСП проводников.

Хотя критический ток и его зависимость от магнитного поля и температуры является основной характеристикой ВТСП проводника, для конечного потребителя чрезвычайно важен и целый ряд других свойств. Обмотки из ВТСП проводника, изолированного путем обертывания каптоновой лентой, получаются с большим количеством пустот, их инженерная плотность тока и механические свойства оставляют желать лучшего, низкая теплопроводность каптона повышает риск локального перехода в нормальное состояние и перегорания. К 2012 г. в сверхпроводящем сообществе сложилось мнение о необходимости поиска иных способов электрической изоляции, чему на прошедшей в октябре прошлого года конференции ASC-2012 было посвящено большое количество докладов. На MEM Workshop компания SuperPower впервые озвучила свои планы о разработке новых типов изоляции ВТСП лент, к сожалению, конкретные технические решения названы пока не были.

Рис. 4. SuperPower улучшает однородность критического тока по длине ВТСП проводника.

Компания SuperPower ведет собственные активные технологические изыскания по разработке способов намотки обмоток из ВТСП проводника, численно моделируется поведение обмоток в различных условиях, отрабатывается намотка слоевых и галетных обмоток (как круглых, так и в форме рейстреков), проводятся детальные исследования механических свойств ВТСП проводников.

Обещания SuperPower по улучшению свойств ВТСП лент 2-го поколения опираются на уже существующий технологический задел и выглядят весьма реалистично, их осуществление позволит через 3-5 лет снизить цену за кило-ампер метр ВТСП проводника более чем в два раза.

В.И.Щербаков

Главная | Новости | Бюллетень | Конференции | Поиск публикаций в базе данных | Новое в базе данных
Российские организации | Энциклопедия | Цели сайта | Контакты | Полезные ссылки | Карта сайта | Помощь

© Copyright 2006-2012. Использование материалов сайта возможно только с обязательной ссылкой на сайт.
Свои замечания и пожелания вы можете направлять по адресу perst@isssph.kiae.ru
Техническая поддержка Alexey, дизайн Teodor.