Статья
Усталостная деградация токонесущей способности ВТСП-2 лент при циклическом перпендикулярном сжатии
А. В. Кривых
НИЦ «Курчатовский институт», пл. Акдкдемика Курчатова, 1, 123182, Москва, Россия
e-mail: krivykh99@gmail.com
В. В. Гурьев
НИЦ «Курчатовский институт», пл. Акдкдемика Курчатова, 1, 123182, Москва, Россия
e-mail: guryevvv@mail.ru
К. В. Мосеев
НИЦ «Курчатовский институт», пл. Акдкдемика Курчатова, 1, 123182, Москва, Россия
УДК 538.945
DOI: https://doi.org/10.62539/2949-5644-2026-4-2-23-32
Аннотация
Исследовано влияние циклического перпендикулярного сжатия на токонесущую способность композитных ВТСП-лент второго поколения (ВТСП-2) в условиях, моделирующих ресурсные нагрузки проводников электромагнитной системы токамака. Основное внимание уделено усталостной деградации критического тока после 50 000 циклов нагружения — режиму, воспроизводящему длительную эксплуатацию обмотки индуктора. Образцы четырёх типов ВТСП-лент с различной архитектурой испытывали в среде жидкого азота при амплитудах давления 100 и 150 МПа. Показано, что в трёхленточных пакетах без медных прокладок деградация критического тока достигает 50% уже после 100 циклов сжатия при 150 МПа. Использование дополнительных медных лент в пакете замедляет деградацию. Ключевым результатом является обнаружение значительной (15–35%) деградации критического тока всех испытанных архитектур после 50 000 циклов при сравнительно низком давлении 100 МПа, актуальном для центрального соленоида. Установлен контр интуитивный эффект: ВТСП-2 ленты с дополнительным лужением, демонстрирующие наихудшую стойкость при однократном сжатии, проявляют наибольшую толерантность к циклическому нагружению — их деградация не превышает 20% во всём исследованном диапазоне циклов (100 МПа), что предположительно связано с демпфирующим действием слоя припоя. Полученные данные указывают на недопустимость ориентации при проектировании сверхпроводящих магнитов исключительно на критический ток короткого образца без учёта циклического ресурса.
Ключевые слова: электромеханические свойства; композитные ВТСП-2-ленты; азотная температура (77 К); перпендикулярное циклическое сжатие.
Литература
[1] Д.И. Шутова . Сверхпроводниковые токамаки и стеллараторы в 2026 году. Сверхпроводимость: фундаментальные и прикладные исследования 4, 6 (2025). DOI: 10.62539/2949-5644-2025-9-4-6-24
[2] Э.Н. Бондарчук. Инженерно-технические аспекты электромагнитной системы установки TRT. Физика плазмы 47, 1070 (2021). DOI: 10.31857/S0367292121110159
[3] D.A. Uglietti. Review of commercial high temperature superconducting materials for large magnets: from wires and tapes to cables and conductors. Supercond. Sci. Technol. 32, 053001 (2019). DOI: 10.1088/1361-6668/ab06a2
[4] Д.Н. Диев, В.В. Гурьев, А.В. Наумов. Разработка сверхпроводниковых субкабелей для использования в сильноточных токонесущих элементах. ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез 48, 1087 (2025).
[5] Д.Н. Диев, В.В. Гурьев, А.В. Наумов. Разработка сверхпроводниковых субкабелей для использования в сильноточных токонесущих элементах. ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез 48, 97 (2025).
[6] A. Krivykh, A. Irodova, V. Krylov, I. Kulikov, A. Polyakov. Electromechanical Properties of Thin-Layer HTSC-2G Tape Wires at Helium Temperature and Tensile Stresses Above 1000 MPa. IEEE Trans. Appl. Supercond. 32, 8400105 (2022). DOI: 10.1109/TASC.2022.3143773
[7] S. Xue, J. Kwon, Y. Garg, M.D. Sumption, E.W. Collings. Compressive Stress-Strain Behavior of REBCO Coated Conductors and Cables. IEEE Transactions on Applied Superconductivity 33, 4800706 (2023). DOI: 10.1109/TASC.2023.3247370
[8] И.И. Преображенскийи, В. В. Гурьев, Д.Н. Диев и др. Влияние сжимающих механических нагрузок на распределение критического тока в пакетах ВТСП-лент. Сверхпроводимость: фундаментальные и прикладные исследования 2, 31 (2024). DOI: 10.62539/2949-5644-2024-0-2-31-41
[9] И.И. Преображенский, В.В. Гурьев, Д.Н. Диев и др. Анализ изменений токонесущей способности ВТСП-лент второго поколения после приложения сжимающей механической нагрузки. ФММ 126, 660 (2025). DOI: 10.31857/S0015323025060035-1
[10] 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
[11] А.В. Кривых, В.В. Гурьев, К.В. Мосеев. Изменение токонесущей способности композитных ВТСП-2-лент под действием перпендикулярного давления. ВАНТ, сер. Термоядерный синтез. 48, 103 (2025).
[12] T. Kiss, M. Inoue, S. Egashira, et al. Percolative Transition and Scaling of Transport E–J Characteristics in YBCO Coated IBAD Tape. IEEE Transactions on Applied Superconductivity 13, 2607 (2003). DOI: 10.1109/TASC.2003.811906
[13] K. Yamafuji, T. Kiss. Current-voltage characteristics near the glass-liquid transition in high-Tc superconductors. Physica C 290, 9 (1997). DOI: 10.1016/S0921-4534(97)01580-3
[14] Y. Onodera, T. Kiss, S. Gangi. et. al. Critical Current Density in Gd1Ba2Cu3O7-δ Coated Conductor Under the Influence of Flux Creep. Physics Procedia 67, 926 (2015). DOI: 10.1016/j.phpro.2015.06.156