Стабилизация сверхпроводящих магнитных систем - Альтов В.А.
Скачать (прямая ссылка):
кипения гелия останется пузырьковым. Очевидно, что по устранении причины,
вызвавшей появление нормальной зоны, сверхпроводимость восстановится и
весь ток возвратится в сверхпроводник. Предельный ток /,., при котором не
нарушается пузырьковый режим кипения, будем называть максимальным током
восстановления сверхпроводимости. Таким образом, при / ^ /,
комбинированный проводник будет стабилизированным, так как возможность
перехода от пузырькового к пленочному режиму кипения в этом случае
исключается.
Иными словами, сама по себе стабилизация по отношению к плененному режиму
кипения не нужна, если исключена возможность перехода к пленочному режиму
(при 1=^1,). Величина ir определяется из уравнения теплового баланса
qKtJP=pI2JA,
откуда
1
где
"o = pI2JqKPPA-
Полученные соотношения, структурно аналогичные уравнениям (4-79)-(4-82),
показывают, что /г не зависит от критического тока /,-.
Значение i,. легко может быть найдено также с помощью вольт-амперной
характеристики. Поскольку тепловой поток q = [U/P, то произведение W
должно быть одним и тем же в точке вольт-амперной характеристики,
соответствующей критическому тепловому потоку q,ip в условиях деления
тока между сверхпроводником и
(4-86)
(4-87)
(4-88)
103
подложкой (точка п на рис. 4-19), и в точке,
соответствующей случаю, когда весь ток 1Г вытеснен в
подложку
(точка г). Отсюда следует, что точки п и г расположены на гиперболе
IU/P=const. Таким образом могут быть найдены значения /г для каждого
значения а.
В результате при 1 комбинированный проводник является полностью
стабилизированным
ir= 1 (4-89)
ао=1. (4-90)
при
На рис. 4-20 показано взаимное расположение на вольт-амперной
характеристике линий a=consl, соответствующих полной стабилизации по
отношению к пу-
ь sy у У;
q-const/ \ /// /У% У/У' г 1
о
Рис. 4-19. Схема определения 1г.
Рис. 4-20. Взаимное расположение на вольт-амперной характеристике линии
а=1, а'=1 и а0=1 для случая, когда Тс о-Тт, > Л 7'с.
зырьковому режиму кипения (а=1), по отношению к пленочному режиму (</=
= 1) и по отношению к возможности превышения критического теплового
потока при вытеснении всего тока в подложку (ао=1)-
Как видно из вышеизложенного, понятие о полной стабилизации
комбинированного проводника и изготовленной из него обмотки магнитной
системы трансформируется с углублением знаний о поведении этого
проводника в различных режимах работы.
Ниже это понятие будет еще раз существенно уточнено. Очевидно, что такая
трансформация понятий может в ряде случаев привести к путанице. В этой
связи С целью установления терминологического единообразия условимся
всюду в дальнейшем под полностью стабц-104
Лизированиым комбинированным проводником (и соответственно полностью
стабилизированной магнитной системой) подразумевать такой проводник (или
систему), у которого вплоть до критического тока исключается возможность
аварийного перехода в нормальное состояние при появлении зародыша
нормальной зоны, вызванном причиной кратковременного действия (скачок
потока, перемещение витков обмотки).
Как уже отмечалось, влияние кризиса кипения на условия равновесия
комбинированных проводников было рассмотрено лишь для таких значений
критической
V А
Рис. 4-21. Области различных режимов работы комбинированного
проводника.
Рис. 4-22. Вольт-амперные характеристики комбинированного проводника при
Тм<Тс0(В, 0) =6 К.
температуры сверхпроводника Тс0(В, 0), которые превышают минимальную
температуру начала пленочного кипения (точка N на рис. 4-14). Между тем
очевидно, что, поскольку критическая температура существенно уменьшается
с ростом магнитного поля, результаты расчета вольт-амперных характеристик
равновесных состояний, в которых происходит деление тока между
сверхпроводником и подложкой, будут существенно различными для разных
значений В.
Возможны следующие случаи (рис. 4-21):
1) Тс0(В, 0)>7'jV, при этом вольт-амперная характеристика имеет вид,
рассмотренный выше (см. рис. 4-17);
2) Тс0(В, 0)^Гдг, сверхпроводник переходит в нормальное состояние в
условиях пузырькового кипения (раньше, чем начинается кризис кипения), и
вольт-амперная характеристика имеет "обычный" вид по Стекли,
105
рассмотренный в § 4-1 (см. рис. 4-5). Некоторое отличие обусловлено тем,
что коэффициент теплоотдачи и в условиях пузырькового кипения несколько
изменяется с изменением температурного напора (Г-Тъ), тогда как в модели
Стекли принято й = const;
3) Тм<Тсо(В, 0)<TN, в этом случае вольт-амперная характеристика имеет
вид, показанный на рис. 4-22.
Следует отметить, что для комбинированного проводника заданной
конструкции, т. е. проводника с заданными значениями периметра Р и
сечения подложки /1, с заданными свойствами сверхпроводника 1С и Т(. и с
заданными свойствами материала подложки р при Н - = const критерий
стабильности а= (р/с2)/Ий/3(7'со-Ев)] является постоянным лишь в том
случае, когда коэффициент теплоотдачи h также оказывается постоянной
