Search

Тема выпускной квалификационной работы: «Некоторые аспекты контроля процесса производства высокотемпературного ÑÐ²ÐµÑ€Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð´ÑÑ‰ÐµÐ³Ð¾ провода 2 поколения». Данная работа посвящена разработке и апробации методов диагностики Ð´Ð»Ð¸Ð½Ð½Ð¾Ð¼ÐµÑ€Ð½Ñ‹Ñ Ð²Ñ‹ÑÐ¾ÐºÐ¾Ñ‚ÐµÐ¼Ð¿ÐµÑ€Ð°Ñ‚ÑƒÑ€Ð½Ñ‹Ñ ÑÐ²ÐµÑ€Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð´ÑÑ‰Ð¸Ñ Ð»ÐµÐ½Ñ‚. В результате работы был разработан, изготовлен и испытан прототип установки бесконтактного определения однородности критического тока по длине ленты, а также разработаны методики пробоподготовки и исследования подложки и Ñ„ÑƒÐ½ÐºÑ†Ð¸Ð¾Ð½Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ ÑÐ»Ð¾ÐµÐ² ленты на атомно-силовом микроскопе. Предполагается дальнейшее комбинированное использование новой установки с разработанными методиками для анализа взаимосвязи локального изменения ÑÐ²ÐµÑ€Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð´ÑÑ‰Ð¸Ñ ÑÐ²Ð¾Ð¹ÑÑ‚Ð² со структурой слоев. Полученные результаты применимы в сфере прикладной высокотемпературной ÑÐ²ÐµÑ€Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð´Ð¸Ð¼Ð¾ÑÑ‚Ð¸. Значимость работы для этой сферы заключается в оригинальном методе неразрушающего контроля неоднородности критического тока по всей протяженности ленты, дополненном углубленной диагностикой Ð¾Ñ‚Ð´ÐµÐ»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ ÑƒÑ‡Ð°ÑÑ‚ÐºÐ¾Ð²., The subject of the graduate qualification work is “Some aspects of the control of the production process of high-temperature superconducting wire of the 2nd generation”. The given work is devoted to the development and testing of diagnostic methods for longlength high-temperature superconducting tapes. As a result of the work, a prototype of an installation for non-contact determination of the homogeneity of the critical current along the length of the tape was developed, manufactured and tested, and methods for sample preparation and examination of the substrate and functional layers of the tape on an atomic force microscope were developed. Further combined use of the new installation with the developed methods is expected for analyzing the relationship between local changes in superconducting properties and the layer structure. The results obtained are applicable in the field of applied high-temperature superconductivity. The significance of the work for this area lies in the original method of non-destructive testing of critical current inhomogeneity along the entire length of the tape, supplemented by in-depth diagnostics of individual sections.

Показано, что на квантово-статистическом уровне рассмотрения воз-никновение сверхпроводимости в керамиках удаётся объяснить на основе топологической концепции непрерывности и диссипативного процесса спаривания сильно коррелирован-ных электронов., It is shown that, at the quantum-statistical level of consideration, the onset of superconductivity in ceramics can be explained on the basis of the topological concept of continu-ity and the dissipative process of pairing of strongly correlated electrons., Вестник Комплексного научно-исследовательского института им. Х.И. Ибрагимова РАН, Выпуск 2 (6) 2021, Pages 40-45

Показано, что с точки зрения термодинамики необратимых процессов вдали от равновесия электрон-фононный и спин-флуктуационный механизмы спаривания электронов в сверхпроводниках имеют единую диссипативную природу. Рассмотрена возможность кинетического моделирования необратимых процессов в высокотемпературных сверхпроводниках как неравновесных сложных систем вдали от равновесия., It is shown that from the point of view of the thermodynamics of irreversible processes far from equilibrium, the electron-phonon and spin-fluctuation mechanisms of electron pairing in superconductors have the same dissipative nature. The possibility of kinetic modeling of irreversible processes in high-temperature superconductors as non-equilibrium complex systems far from equilibrium is considered., Вестник Комплексного научно-исследовательского института им. Х.И. Ибрагимова РАН, Выпуск 1 (5) 2021

На сегодняшний день рост сельскохозяйственной промышленности напрямую связан с повышением потребляемой электроэнергии и электрификацией технологических процессов. Многие из аграрных хозяйств находятся на значительном расстоянии от системы централизованного электроснабжения. Подключение таких объектов к крупным электрическим сетям является экономически нецелесообразным, а их электроснабжение осуществляется от автономных топливных электростанций [6]. На сегодняшний день по всему миру ведутся разработки ветрогенераторов с использованием высокотемпературных сверхпроводниковых обмоток, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными ветрогенераторами. Явление сверхпроводимости, начавшее свое промышленное применение в сфере энергетики во второй половине 90х годов прошлого столетия, позволило при достижении проводником определенной критической температуры уменьшить электрическое сопротивление до нуля. Использование низкотемпературной сверхпроводимости основывается на прекращении теплового движения атомов вещества и образовании связанных пар электронов, другими словами, куперовских квазичастиц. Провод, выполненный из сверхпроводящих материалов позволяет проводить тот же ток, что и медный кабель, используя в 10 раз меньшее поперечное сечение, поэтому провод, изготовленный из высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), при использовании позволяет создавать гораздо более сильные магнитные поля, что находит применение при создании электродвигателей большей мощности и при этом более компактных габаритов. Также отсутствие резистивного нагрева в рабочем режиме является одним из важных преимуществ ВТСП проводников в сравнении с медным проводом, а значит при понижении температуры сверхпроводника ниже своей температуры перехода, нужна незначительная мощность охлаждения [1], [10]., Today, the growth of the agricultural industry is directly related to the increase in electricity consumption and the electrification of technological processes. Many of the agricultural farms are located at a considerable distance from the centralized power supply system. Connecting such facilities to large electric networks is economically impractical, and their power supply is carried out from autonomous fuel power plants [6]. Currently, wind generators are being developed around the world using high-temperature superconducting windings, which have a number of advantages compared to traditional wind-powered generators. The phenomenon of superconductivity, which began its industrial application in the energy sector in the second half of the 90s of the last century, made it possible to reduce the electrical resistance to zero when a conductor reaches a certain critical temperature. The use of low-temperature superconductivity is based on the termination of the thermal motion of the atoms of matter and the formation of bound pairs of electrons, in other words, Cooper quasiparticles. A wire made of superconducting materials allows for conducting the same current as a copper cable, using a cross-section that is 10 times smaller, therefore a wire made of high-temperature superconductors (HTS), when used, allows for creating much stronger magnetic fields, which is used to create electric motors of greater power and at the same time more compact dimensions. Also, the absence of resistive heating in the operating mode is one of the important advantages of HTSC conductors in comparison with copper wire, which means that when the temperature of the superconductor decreases below its transition temperature, an insignificant cooling power is needed [1], [10]., Международный научно-исследовательский журнал, Выпуск 6 (108) 2021, Pages 152-156

Проведены исследования транспортных характеристик наноструктур, состоящих из микрокристаллического порошка YBa2Cu3O7−δ и нанопорошка того же состава, в наносекундном интервале длительностей импульсного напряжения, приложенного к наноструктуре. Установлено, что при 20%-м содержании нанопорошка наблюдается повышение критической температуры перехода Tc в сверхпроводящее состояние. Полученные экспериментальные результаты трактуются в рамках теории перколяции, согласно которой оптимальная концентрация нанопорошка в наномодифицированных структурах приводит к возникновению максимального количества джозефсоновских контактов микропорошок − нанопорошок. Увеличение пористости структуры при отклонении от оптимальной концентрации приводит к разрушению перколяционного кластера и уменьшению значения Tc, а также к уширению области температур, в которой происходит переход в сверхпроводящее состояние., The transport characteristics of nanostructures consisting of microcrystalline YBa2Cu3O7–δ powder and nanopowder of the same composition have been studied in the nanosecond duration interval of the pulse voltages applied to the nanostructure. An increase in the critical temperature Tc of the transition to the superconducting state was established to occur at the 20% nanopowder content. The obtained experimental data was interpreted in terms of the percolation theory. This theory holds that the optimal nanopowder content in the nanomodified material causes a rise of the maximum number of micropowder-nanopowder Josephson’s contacts. An increase in the structure porosity when the content falls off from the optimum, leads to a break-down of a percolation cluster and to a decrease in the Tc value; moreover, the temperature range where the transition to the superconducting state takes place, spreads.

At present on the basis of significant achievements in the field of high-temperature superconductivity more and more applications of this phenomenon appear in the electric power industry, in particular superconducting current limiters. To investigate current limitation process in electrical networks containing superconducting current limiter it is extremely important to evaluate the electrodynamic and thermal effects of the short-circuit current at any time. The existing superconducting current limiters mathematical models don't consider the inertia of the device transition from the superconducting state to the conducting one. It is necessary to develop the mathematical model for the electromagnetic transient process that can adequately simulate the superconducting current limiter at any time point, taking into account its parameters in the normal and emergency modes and also to describe these parameters dynamics during the process of current limitation. The proposed mathematical model allows to simulate the changing inertia of the superconducting current limiter inductive reactance, to analytically describe the electromagnetic transient process, and also to evaluate the electrodynamic and thermal effects of short-circuit current in networks with superconducting current limiter. The important feature of the mathematical model is the consideration of the increase rate (inertia) of the inductive reactance with respect to the external network. Also the model allows taking into account the initial and final values of the inductance of a superconducting current limiter before and after the end of the electromagnetic transient respectively.

We have studied the temperature dependence of the ac magnetic susceptibility χ(T) = χ′(T) + iχ″(T) of YBCO tapes in a parallel magnetic field in both the Meissner and vortex states. For the vortex state, we have observed two maximums in the χ″(T) dependence. The position and the magnitude of one of these maxima are described well by the nonlocal critical state model. The second maximum and corresponding kink in the function χ′(T) observed close to the temperature Tc of the superconducting transition are unexpected. The origin of this maximum cannot be explained within the usual notions of the high-temperature superconductivity. We suppose that it is related to some magnetic restructuring in the superconducting layer just above Tc. Our results put a question on the correctness of the interpretation of some previous microwave experiments.