YBCO高温超导带材失超传播特性研究.pdf

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1、低温与超导超导技术Cryo．&Supercond．第42卷第9期SuperconductivityVo1．42No．9YBCO高温超导带材失超传播特性研究瞿青云，马媛媛，刘华军，陈敬林，陈环宇(中国科学院等离子体物理研究所，合肥230031)摘要：对YBCO高温超导带材的失超传播建立数学模型并推导了其失超传播速度理论计算公式，在此基础上，在自场、气冷环境下对YBCO带材的失超传播特性进行了实验研究。研究结果表明：YBCO高温超导带材失超传播速度与传输电流大小有关，与触发能量无关，带材载流越大，失超传播越快；存在最小传输电流l8．6A，YBCO带材失超传播在该电流以下时被截

2、止。关键词：YBCO；失超；传播速度；触发能量；最小传输电流StudyonthequenchpropagationpropertiesofYBCOHTStapesQuQingyun，MaYuanyuan，LiuHuajun，ChenJinglin，ChenHuanyu(InstituteofPlasmaPhysics，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China)Abstract：ThemathematicalmodelaboutquenchpropagationofYBCOhishtemperaturesuperconductin

3、gtapeswasestab—lished，andtheformulaofitsquenchpropagationvelocitywasalsodeduced．Onthisbasis，thequenchpropagationpropertiesofYBCOhightemperaturesuperconductingtapeswereinvestigatedexperimentallyunderthecoolingconditionofnitrogengasandinself—magneticfield．Experimentresultsshowedthatthequenc

4、hpropagationvelocityoftapeswasincreasedwiththecarryingcur-rentandindependentofquenchenergy．Theminimumnormal—zonepropagationcurrentof18．6Awasmeasured．Keywords：YBCO，Quench，Propagationvelocity，Quenchenergy，Minimumnormal—zonepropagationcurrent1引言场特性和机械特性；此外，通过制备工艺的优化，YBCO带材价格也将比一代线更具竞争力，故其应用前

5、景将优于BSCCO带材。近年来，随着高温超导(HighTemperatureSu—本文对现处于应用阶段的YBCO带材进行了perconductor，HTS)¨材料技术的发展及其性能的失超传播特性的研究，对其失超传播进行数学建进一步提高，HTS带材在电力等方面的应用越来模并推导出了其失超传播速度理论计算公式，在越广泛。但是，高温超导电力装置在系统中并网自场、气冷环境(～80K)下，通过实验测量了YB—运行时，不可避免地会遇到各种突发故障如系统CO带材失超过程中的电压变化曲线，研究其失超短路等，此时，超导材料将承受短路大电流、不平传播特性，为其在实用超导电力装置中的应用提衡电

6、流的冲击以及由此而产生的电磁、机械应力供参考依据。和热量的作用J，并有可能因此而发生失超。由于HTS材料具有高的热容量及较高的临界温度，2模型与计算因此其失超时正常区域传播速度缓慢，难以检测失超信号，无法及时进行保护，因而可能导致超导考虑到YBCO带材特性及边界条件、起始温材料或装置因局部过热而受损，影响系统的安全度分布对其失超传播的影响，作如下假设：稳定运行。因此，研究HTS带材的失超传播特①在磁通跳跃发生的区域，热不会向外传递；性具有非常重要的意义。②整根YBCO带材除两端外均为绝热状态，相对于一代BSCCO带材，二代YBCO涂层导两端恒温；且带材横截面上没有温差；体

7、本征钉扎能力强、各向异性较弱，具有很好的磁投稿日期：2014—07—15基金项目：国际热核聚变实验堆(ITFR)计划专项基金(2014GB105004)资助。作者简介：瞿青云(1989一)，女，硕士生，研究方向为超导电．32。第9期超导技术Superconductivity·39·③无任何外加磁场，HTS带材只受自场作用；由此得到，失超时正常区域的失超传播速度为④忽略纵向传播，认为失超时正常区域以恒(8)定速度沿带材长度方向横向传播，引入移动坐标=一vt，女口图1所示。式(8)为YBCO带材失超传播速度的一般表达式，从式中可以