Взгляд потребителя ВТСП-провода (примечание редактора)
2011, Tом 8, выпуск 3
Тематика: ВТСП материалы 2-го поколения
Как показал продолжительный опыт работы с ВТСП материалами 2-го поколения, применимость данного ВТСП проводника для конкретной задачи определяется не только величиной критического тока при 77К и стоимостью 1 кА*м. Думаю, необходимость учета полевой зависимости критического тока при выборе ВТСП проводника для конкретного приложения понятна всем нашим читателям. Поэтому остановлюсь на двух менее очевидных примерах: Величина допустимых механических напряжений в ВТСП проводнике определяет его применимость для магнитных систем с сильным полем (кстати, легированные ВТСП проводники SuperPower, которые обладают в 1,5-2 раза большей токонесущей способностью в поле 15 Тл при 4,2 К, чем нелегированные, уступают последним по критическому току при 77К на 10-20%). Величина механических напряжений также существенным образов влияет на технологию изготовления конечных ВТСП изделий. Существует однозначная зависимость между предельными механическими напряжениями и допустимым радиусом изгиба проводника. Низкие механические свойства проводника приводят к повышенному риску брака в процессе намотки и компаундирования катушек. Предельно допустимые механические напряжения для ВТСП проводов SuperPower составляют 550 МПа (по последним данным до 750 МПа), продукция Bruker выдерживает без утраты критических свойств до 650 МПа, а у проводников AMSC параметры значительно хуже – 150 МПа для провода Amperium, ламинированного медью, и 200 МПа для Amperium`a, ламинированного бронзой. Для того чтобы с такой ВТСП лентой можно было работать без риска ее повредить, в AMSC была разработана технология ламинирования проводника медной, латунной или нержавеющей фольгой, что, однако, привело к снижению конструктивной плотности тока и дополнительному удорожанию производства. Похоже, что низкие механические свойства являются отличительной особенностью всех ВТСП проводников с подложкой на основе Ni-W сплавов. При разработке ВТСП токоограничителей одним из основных параметров становится величина удельного сопротивления проводника: чем оно выше, тем меньше сверхпроводника требуется для создания конечного устройства, однако при слишком высоком удельном сопротивлении проводник перегорает из-за возникновения “горячих” точек. Существуют различные варианты конструкции ВТСП проводника для токоограничителей: в AMSC ламинируют нестабилизированную ВТСП ленту нержавеющей фольгой; SuperPower производит специальный провод с тонким (1-2 мкм) слоем стабилизирующей меди поверх защитного серебряного покрытия; ряд японских разработчиков просто наращивает толщину серебряного слоя. Разработка соответствующих технических решений, что у SuperPower, что у AMSC заняла не один год, а созданные ВТСП проводники поставляются лишь ограниченному числу партнеров. Опыт работы со свободно продаваемой SuperPower нестабилизированной лентой серии SF показал, что для того чтобы использовать данный проводник в ВТСП токоограничителе с ним необходимо проделать ряд дополнительных технологических операций. Очевидно, что нельзя создать некий универсальный ВТСП проводник, который удовлетворит всех потенциальных потребителей. В ряде случаев для потребителя будет привлекательным более дорогой (за кА*м) и слаботочный (при 77К) провод, обладающий лучшей полевой зависимостью при температурах 4,2-20К и хорошими механическими свойствами. Технология изготовления крупных обмоток из ВТСП проводов 2-го поколения пока находится в зачаточном состоянии, пока очевидно лишь, что вопросы сопротивления спая ВТСП лент, вероятности производственного брака, деградации критических свойств при компаундировании обмоток, и другие производственные «мелочи» могут стать решающими для выбора потребителя в пользу той или иной ВТСП ленты. Остается лишь надеяться, что разработка ВТСП лент будет вестись с учетом потребностей конечных потребителей, а производители смогут предложить широкий спектр проводников, оптимизированных для различных применений.