Магниты на основе современных массивных высокотемпературных сверхпроводников

1. МАГНИТЫ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ МАССИВНЫХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ

Краткая история
создания ВТСП
Современные
массивные ВТСП на
основе системы
RE-Ba-Cu-O
Re(Y, Gd, Dy, Sm)
Основные
характеристики
захваченных
полей
Методы
намагничивания
массивных ВТСП
Применение
ВТСП магнитов и
перспективы их
использования
Линк С. И.

2. Краткая история создания ВТСП

1986 г. Беднорц и Мюллер La-Ba-Cu-O
1993 г. Путилин и Антипов HgBa2Ca2Cu3O8+x
2015 г. Дроздов и Еремец H2S
Рис. 1
Рис. 2
Магниты бывают:
1) Односвязные
2) Двухсвязные (кольцо)
3) Система из нескольких односвязных
или двухсвязных
1. Drozdov A. P., Eremets M. I. et al Conventional superconductivity at 203 kelvin at high pressures in the sulfur hidride system,
Letter research 2015, doi:10.1038/nature 14964

3. Структура массивных ВТСП на основе редкоземельных элементов

Редкоземельные элементы использующиеся
в ВТСП магнитах
La
Y
Sm
Dy
Gd
Ho
Nd
Рис. 3
Лантаноиды
2. Мальцев В. В. Выращивание монокристаллов купратов, боратов и родственных соединений и их генетическая связь
с природными прототипами М.:2014//Кристаллохимические особенности купратов, стр. 35

4. Образцы массивных квазимонокристаллов ВТСП

Рис. 4
Номер рисунка
Рис. 6
Рис. 5
Материал
Размеры
Ссылка
4
YBaCuO
33*33*20 мм
[4]
5
DyBaCuO
45*10 мм
[5]
6
7
GdBaCuO
GdBaCuO
45*15 мм
60*15 мм
[6]
[7]
-
GdBaCuO
140*20 мм
[13]
Рис. 7
. Демьянец Л. Н. Высокотемпературные сверхпроводники: получение монокристаллов//Успехи физических наук январь
991 г., том 161, №1, 538.945
. Hayashi H., Nagabuchi N. et al Development of a mobile-type magnetic separator using high-Tc bulk superconductors//Physica
С 412-414 (2004) 766-770
. Suzuki A. et al Improvement in trapped fields by staking bulk superconductors//Physica C 469 (2009) 1266-1269
. Saho N. et al Development of portable superconducting bulk magnet system//Physica C 469 (2009) 1286-1289
. Kim S. B., Takano R. et al Characteristics of the magnetic field distribution on compact NMR magnets using cryocooled HTS
ulks//Physica C 469 (2009) 1811-1815

5. Методы намагничивания массивных ВТСП

Рис. 8
Способы захватывания магнитного поля
1) Field cooling (FC)
2) Zero-field cooling (ZFC)
3) Pulsed field magnetization (PFM)
8. Коверя В. П. Диссертация Замороженное локальное магнитное поле и распределение тока в одно- и двухсвязных
сверхпроводниках, Харьков 2012

6. Релаксация захваченных магнитных полей

Рис. 9
Рис.11
Материал
GdBaCuO
YBaCuO
Метод
FC
PFM
Htrapped
17.6 Тл
4,3 Тл
T
26 K
65 K
Happ
17.8 Тл
4,84 Тл
Рис. 9
Рис. 10
Рис. 11
9. Durrell J. H. et al A trapped field of 17, 6 T in melt-processed, bulk Gd-Ba-Cu-O reinforced with shrink-fit steel//Supercond. Sci.
Technol. 27 (2014) 082001
10. Ainslie M. D. et al Modelling and comparison of trapped fields in (RE)BCO bulk superconductors for activation using pulsed
field magnetization//Supercond. Sci. Technol. 27 (2014) 065008

7. Некоторые характеристики захваченных полей

Материал
Htrapped
Jc
T
Ссылка
YBaCuO
1,5 Тл
2*103 А/см2
77 К
[12]
YBaCuO
4,3 Тл
104 А/см2
65 K
[10]
GdBaCuO
2,6 Тл
8,5*103 А/см2
77 К
[11]
GdBaCuO
17,6 Тл
5,6*104 А/см2
26 К
[9]
Htrap=Aµ0Jcd
Рис. 12
Рис. 13
11. Hiyama T. et al Trapped field enhancement of five-aligned superconducting bulk magnetized by pulse field for magnetic separation
//Physica C 468 (2008) 1469-1472
12. John R. Hull, Murakami M. Applications of bulk high-temperature superconductors//Proceedings of the IEEE, Vol. 92, No. 10,
october 2004
13. Sakai N. et al Magnetik field distributions of stacked large single domain Gd-Ba-Cu-O bulk superconductors exceeding 140 mm
in diameter// Physica C 463-465 (2007) 348-352

8. Системы образцов массивных ВТСП

Рис. 15
Рис. 14
Рис. 16

9. Применение ВТСП магнитов

1) Магнитные сепараторы
- для очистки воды
- для очистки каолина
Ингредиент
Хлорофилл
А
Фосфор
Каолин
До очищения После
мг/л
очищения
мг/л
9,3*10-3
0,2*10-3
Процент
очистки, %
0,105
130
64,8
92,7
0,037
9,5
97,8
Перспективы применения:
- для отделения магнитных частиц (металлургия)
- для разделения элементов крови (биология)
2) Левитация
- транспорт на магнитной подушке
- магнитные подшипники
3) Магнитогидродинамические двигатели и генераторы
электрической энергии

10. Выводы

Не смотря на то, что в настоящее время получены ответы на ряд
вопросов по захватыванию магнитных полей в массивных ВТСП образцах,
некоторые важные проблемы остаются неизученными. К ним относятся:
1) Pаспределение захваченных магнитных полей на периферийных областях
односвязных и двухсвязных массивных ВТСП.
2) Уменьшение релаксации захваченных полей полученных импульсным
методом в ВТСП.
3) Влияние расположения нескольких ВТСП массивных образцов на
величину и распределение захваченного магнитного поля в каждом из
них .