DEE Suprajohtavuus

Transkriptio

1 DEE Suprajohtavuus Stabiilisuus 1 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

2 Perspetive Doesti fuse burns around 10 A/ Superondutor an arry losslessly 1000 A/ at 4. K. What would happen if superonduting state is lost? How easily is it lost? 1 al equals to the energy required to raise teperature of 1 g of water by 1 K around roo teperature (roughly 4. ). Is this nothing? At 4. K sae energy rises teperature of 4 kg of NbTi superondutor by K. In a typial appliation that is onsiderably over the axiun tolerated disturbane. DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

3 Perspetive (Cont.) When onsidering disturbanes of we talk about or even. 3 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

4 Kryogeeninen stabiilisuus Läpövuon tiheys johtien pinnalla d q n 4 Mikäli johdin olisi pelkkää NbTi:a Konvektio h LHe d n A/ q 300W / 4 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

5 Kiehuiskäyrä Nesteheliujäähdytys Maksii läpövirrantiheys kuplakiehuisen alueella; q 0 = -5 W/ Matriisietalli välttäätön! 5 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

6 Kryogeeninen stabiilisuus (Cont.) Matriisietalli: Cu, Al, Ag Merkitään A A s q 0 4 d Stabiili toiinta Cu d A/ 4q 0 d 11! q 0 W / 6 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

7 Kryogeeninen stabiilisuus Vaatii huoattavaa atriisietallin äärää Moninkertaistaa jäähdytettävän assan Pienentää kääin kokonaisvirrantiheyttä ainakin tekijällä Lisää kääityksen hintaa Mitätöi suprajohtavuuden etuja 7 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

8 Steklyn kriteeri LHe g q g A I W g 8 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen g f P h T T q p d 0 W

9 Steklyn kriteeri (Cont.) Stabiili toiinta Siis g g q 0 T T h P f A I d p 1 0 T T h A P f I d p Steklyn paraetri d p T T h A P f I 0 9 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

10 Harjoitus Vertaile LTS ja HTS agneetteja kryostabiilisuuden näkökulasta. 10 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

11 Virranjakautuisläpötila Current sharing teperature T s Virta kulkee osin suprajohteessa, osin atriisietallissa 11 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

12 Stabiilisuus Stabiilisuus Säiestabilointi Kryogeeninen stabilointi Adiabaattinen stabiilisuus Dynaainen stabiilisuus Steklyn kriteeri 1 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

13 Säiestabilointi Adiabaattinen stabilointi perustuu havaintoon, että suprajohtavan säikeen ollessa riittävän ohut, yksittäisen vuonhypyn vapauttaa energia ei aikaansaa ketjureaktion kaltaista vyöryä vuontiheyden paikallisessa jakauassa. Dynaainen stabilointi perustuu siihen, että suprajohteen yhteydessä hyvin sähköä johtava ateriaali hidastaa vuonhyppyihin liittyviä agneettivuon tiheyden äkkinäisiä uutoksia, jolloin läpö siirtyy pois syntykohdastaan vuonuutosta nopeain. 13 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

14 Terinen ja agneettinen diffusiviteetti D th Teri kuvaa, kuinka nopeasti läpötila tasoittuu tietyssä ateriaalissa D Teri kuvaa, kuinka nopeasti agneettikenttä tunkeutuu ateriaaliin Stabiili toiinta: D th > D C 0 Cu : D NbTi : th D ~ 0.3 th ~ 10 / s, 5 D ~ 3 10 / s, D 4 ~ 0.5 / s / s 14 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

15 Suprajohteen AC-häviöt Hystereesihäviöt, Q h Kytkentähäviöt, Q Pyörrevirtahäviöt, Q e Goal of the agnet / ondutor designer: T T( Q Q Qe) 0 h T s 15 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

16 Suprajohteen AC-häviöt Hystereesihäviöt. Vuoputkien liike suprajohteessa aiheuttaa häviöitä, jotka näkyvät hystereesinä johtien agnetoituisessa. Häviöt verrannollisia hystereesisilukan alaan, Kytkentähäviöt twistaus Q h B ax t f l p Pyörrevirtahäviöt. Lataus- ja purkausvaiheessa atriisietallissa syntyvät häviöt B f Q h ax 16 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen e e

17 Potenssilain tulkinta Heat generation Q( T ) ( T ) s SC filaents ( T ) E n 1 ( T ) n Q( T ) E Thus E n n n 1 1 Typially: E = V/ / ~ LTS: n ~ Q(T) 0 HTS: n ~ 10 Q(T) 0!! DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

18 18 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

19 19 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen