Статья
Исследование вольт-амперных характеристик стопок ВТСП-лент, спаянных индий-оловянным припоем
С. Ю. Занегин
Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИКП), Москва, Россия
С. С. Фетисов
Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИКП), Москва, Россия
В. В. Зубко
Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИКП), Москва, Россия
Д. С. Дежин
Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИКП), Москва, Россия
Д. В. Ильницкий
Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИКП), Москва, Россия
А. А. Иванушкин
Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИКП), Москва, Россия
В. С. Высоцкий
Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИКП), Москва, Россия
e-mail: vysotsky@gmail.com
УДК 538.945
Аннотация
Сборка высокотемпературных сверхпроводящих лент в компактный пакет-стопку является одним из наиболее распространённых методов увеличения критического тока отдельного сверхпроводящего токонесущего элемента. Пакеты также используются в качестве субэлементов для более крупных сверхпроводников. Однако пакет высокотемпературных сверхпроводящих лент представляет собой набор параллельно соединённых проводников с нулевым сопротивлением. Распределение тока между лентами в пакете и его вольт-амперная характеристика могут иметь сложную форму в зависимости от количества лент в пакете, скорости нарастания тока и других факторов. Это, в свою очередь, может привести к дополнительному выделению тепла в сверхпроводнике, например, из-за появления резистивной проводимости в их вольт-амперной характеристике, что, в свою очередь, приведёт к снижению критического тока стопки или более крупного сверхпроводника. В данной работе представлены результаты экспериментального исследования вольт-амперных характеристик пакетов лент, спаянных индий-оловянным припоем, с различными размерами пакетов и скоростями нарастания тока. Наблюдалось заметное снижение критического тока на ленту с увеличением количества лент. Обсуждаются результаты измерений, а измеренное падение критического тока сравнивается с расчётами, выполненными с помощью модели методом конечных элементов. Расчётные результаты хорошо совпадают с экспериментальными данными.
Ключевые слова: ВТСП-2 ленты; стопки ВТСП-2 лент; критические токи; собственное магнитное поле; неоднородность тока по длине.
Литература
[1] M.N. Wilson, Superconducting magnets. Oxford: Clarendon press, 1986.
[2] M. Noe, T. Puig, X. Obradors, et al, Superconducting high-power cables and lines — development status and technology roadmap. Supercond. Sci. Technol. 39, 023501 (2026). DOI: 10.1088/1361-6668/ae15c2
[3] D.I. Doukas, Superconducting Transmission Systems: Review, Classification, and Technology Readiness Assessment. IEEE Trans. on Appl. Supercond. 29, 8626522 (2019). DOI: 10.1109/TASC.2019.2895395
[4] S.S. Fetisov, V. V. Zubko, A. A. Nosov, S. Yu. Zanegin and V. S. Vysotsky. Review of the design, production and tests of compact AC HTS power cables. Progress in Superconductivity and Cryogenics 22, 31 (2020). DOI: 10.9714/psac.2020.22.4.031
[5] S.S. Fetisov, V.V. Zubko, A.A. Nosov, S.Yu. Zanegin and V.S. Vysotsky, Basic principles of design, production and tests of 2G ac HTC power cables. A comprehensive guide to Superconductivity Nova Science Publishers New York: 11788 USA, 2021.
[6] M. Takayasu, L. Chiesa, L. Bromberg, J.V. Minervini. HTS Twisted Stacked-Tape Cable Conductor. Superconductor Science and Technology 25, 014011 (2011). DOI: 10.1088/0953-2048/25/1/014011
[7] 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).
[8] В.E. Сытников, В.В. Зубко, К.Р. Власкин, и др. Исследование стопок ВТСП-2 лент как основного элемента сильноточных сверхпроводящих проводов для крупномасштабных электромагнитных систем. Сверхпроводимость: фундаментальные и прикладные исследования 4, 5 (2026). DOI: 10.62539/2949-5644-2026-4-1-5-19
[9] V.E. Sytnikov, V.S. Vysotsky, I.P. Radchenko, N.V. Polyakova, A.V. Rychagov and G.G. Svalov. Study of HTS Conductors Made From Combinations of HTS Tapes. J. Phys.: Conf. Ser. 43, 1059 (2006). DOI: 10.1088/1742-6596/43/1/259
[10] N.V. Bykovsky, S.S. Fetisov, A.A. Nosov, V.V. Zubko, V.S. Vysotsky. Analysis of critical current reduction in self-field in stacked twisted 2G HTS tapes. Journal of Physics Conference Series 507, 022001 (2014). DOI: 10.1088/1742-6596/507/2/022001
[11] A.L. Rakhmanov, V.S. Vysotsky, V. E. Sytnikov. Correlation between voltage-current characteristics of superconducting filaments, single wires and multistrand cables. Physica C 401, 107 (2004). DOI: 10.1016/j.physc.2003.09.019
[12] S-Innovations // eng.s-innovations.ru, 2026. URL: https://eng.s-innovations.ru
[13] ANSYS Multiphysics, Release 15, ANSYS Inc.
[14] V.E. Sytnikov, S.A. Lelekhov. New HTS Conductor Design for Large Scale Applications. IEEE Trans. Appl. Supercond. 31, 5 (2021). DOI: 10.1109/TASC.2021.3063070
[15] V.E. Sytnikov, V.S. Vysotsky, A.V. Krasilnikov, et al. Advanced Variants of HTSC Wires for ТRТ Electromagnetic System, Plasma Physics Reports 47, 1204 (2021). DOI: 10.1134/S1063780X21110246
[16] L. Muzzi, M. Bombardieri, E. Cacciotti, et al, Development Status of the HTS SECAS Conductor for a Full-Size Test Sample. IEEE Trans. on Appl. Supercond. 36, 4602107 (2026). DOI: 10.1109/TASC.2025.3634070