Статья
Исследование стопок ВТСП-2 лент как основного элемента сильноточных сверхпроводящих проводов для крупномасштабных электромагнитных систем
В. E. Сытников
ООО «КРИОЭНЕРГОСИСТЕМЫ», Чистопрудный б-р, д. 5, 101000, Москва, Россия
e-mail: vsytnikov@gmail.com
В. В. Зубко
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» («ВНИИКП»), шоссе Энтузиастов, д. 5, 111024, Москва, Россия
ООО «КРИОЭНЕРГОСИСТЕМЫ», Чистопрудный б-р, д. 5, 101000, Москва, Россия
e-mail: vasily.zubko@gmail.com
К. Р. Власкин
ООО «КРИОЭНЕРГОСИСТЕМЫ», Чистопрудный б-р, д. 5, 101000, Москва, Россия
С. С. Фетисов
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» («ВНИИКП»), шоссе Энтузиастов, д. 5, 111024, Москва, Россия
С. Ю. Занегин
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» («ВНИИКП»), шоссе Энтузиастов, д. 5, 111024, Москва, Россия
И. В. Кривецкий
ООО «КРИОЭНЕРГОСИСТЕМЫ», Чистопрудный б-р, д. 5, 101000, Москва, Россия
Д. С. Дежин
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» («ВНИИКП»), шоссе Энтузиастов, д. 5, 111024, Москва, Россия
УДК 538.945
Аннотация
В статье рассмотрены сильноточные провода на основе высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения (ВТСП-2) для обмоток крупномасштабных электромагнитных систем.
Приведен краткий обзор основных направлений разработки сильноточных ВТСП-2 проводов. Представлены разработанные математическая модель и измерительное оборудование для исследования характеристик сильноточных ВТСП-2 проводов, с помощью которых проведены теоретические и экспериментальные исследования критического тока первичных токонесущих элементов сильноточных проводов – стопок ВТСП-2 лент как функции количества лент в стопке. Так же описана разработанная технология соединения ВТСП-2 лент в единую стопку и результаты исследований влияния деформации растяжения на критический ток ВТСП-2 лент в стопках. Представлены результаты разработки макетного образца сильноточного провода VSS (V-Shape with Stacks) и исследований его критического тока. Для провода предложена двухстадийная схема формирования многоленточных стопок, при которой на первой стадии формируются пропаянные стопки с содержанием ограниченного количества лент (3‒10 лент) с последующим формированием и пропайкой финальной стопки.
Приведены результаты испытаний на стойкость к перегрузкам изготовленного макетного образца провода типа VSS. Образец выдержал перегрузку в 1.7 раза по отношению к критическому току без изменения исходных характеристик.
Ключевые слова: ВТСП провода; ВТСП-2 ленты; стопки ВТСП-2 лент; провода типа VSS; критический ток.
Литература
[1] В.Е. Сытников, В.С. Высоцкий, С.С.Иванов. Сверхпроводящие материалы (обзор достижений и перспективы развития). Энергия: экономика, техника, экология 2, 13 (2007).
[2] C. Yao, Y. Ma. Superconducting materials: Challenges and opportunities for large-scale applications iScience 24, 6 (2021). DOI: 10.1016/j.isci.2021.102541
[3] S. Awaji. Superconductors in high magnetic fields. Now and in the future // EUCAS 2019. – 2019.
[4] M.J. Wolf, W.H. Fietz Ch.M. Bayer, et al. HTS CroCo: A Stacked HTS Conductor Optimized for High Currents and Long-Length Production. IEEE Trans. Appl. Supercond. 26, 6400106 (2016). DOI: 10.1109/TASC.2016.2521323
[5] M. Takayasu, L. Chiesa, L. Bromberg and J.V. Minervini. HTS twisted stacked-tape cable conductor. Supercond. Science and Technology 25, 14011 (2012). DOI: 10.1088/0953-2048/25/1/014011.
[6] V. Sytnikov, S. Lelechov, V. Zubko, et al. Elaboration of a Promising Design of the HTS Conductor for the Central Solenoid of a Compact Thermonuclear Reactor TRT. Engineering 14, 427 (2022). DOI: 10.4236/eng.2022.1410033
[7] Z.S. Hartwig, R.F. Vieira, B.N. Sorbom. VIPER: an industrially scalable high-current hightemperature superconductor cable. IEEE Supercond. Science and Technology. 33, 11 (2004). DOI: 10.1088/1361-6668/abb8c0
[8] V.E. Sytnikov, S.A. Lelekhov, A.V. Krasilnikov, et al. Advanced Variants of HTSC Wires for ТRТ Electromagnetic System, Plasma Physics Reports 47, 1204 (2021). DOI: 10.1134/S1063780X21110246
[9] М.С. Астров, Э.Н. Бондарчук А.А. Воронова и др. ВТСП в электромагнитных системах перспективных установок УТС. ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез 48, 1, (2025).
[10] Компания «С-Инновации» // s-innovations.ru, 2026. URL: https://www.s-innovations.ru/
[11] A. Molodyk, S. Samoilenkov, A. Markelov, et al. Development and large volume production of extremely high current density YBa2Cu3O7 superconducting wires for fusion. Scientific reports 11, 2084 (2021). DOI: 10.1038/s41598-021-81559-z
[12] M.O. Rikel, V.A. Amelichev, A.V. Markelov, et al. Advances in XRD Characterization of 2G HTS Wire for Low-Temperature Magnet Applications. IEEE Trans. Appl. Supercond. 34, 6400106 (2024). DOI: 10.1109/TASC.2024.3354216
[13] С. Фетисов, В. Зубко, C. Занегин и др. Расчёт запаса по току прототипов проводов на основе ВТСП-2 лент для электромагнитных систем нового поколенияю Кабели и провода 5, 415 (2025). DOI: 10.62994/2072-215X.2025.5.1.002
[14] ANSYS Multiphysics, Release 15, ANSYS Inc.
[15] M. Sugano, K. Shikimachi, N. Hirano and Sh. Nagaya. The reversible strain effect on critical current over a wide range of temperatures and magnetic fields for YBCO coated conductors. Supercond. Sci. Technol. 23, 8, (2010). DOI: 10.1088/0953-2048/23/8/085013
[16] V. Sytnikov, S. Lelechov. New HTS Conductor Design for Large Scale Applications. IEEE Trans. Appl. Supercond. 31, 5 (2021) DOI:10.1109/TASC.2021.3063070
[17] C. Sanabria, A. Radovinsky, Ch. Craighill, et al. Development of a high current density, high temperature superconducting cable for pulsed magnets. Supercond. Sci. Technol. 37, 115010 (2024). DOI: 10.1088/1361-6668/ad7efc
[18] Yu. Isobe, H. Yamada, T. Yokoyama, et al. Characterization of Transition to Detachment of Magnetic Confinement Plasmas via Data Driven Approach in LHD. Plasma and Fusion Research 20, 1402024 (2025). DOI: 10.1585/pfr.20.1402024