Supravodivé magnety s vysokými magnetickými poľami sa využívajú v mnohých súčasných, ale aj budúcich zariadeniach, ako sú medicínske zariadenia pre zobrazovanie pomocou magnetickej rezonancie (MRI), časticové urýchlovače ako je Large Hadron Collider pre výskum, fúzne reaktory pre energetický priemysel a experimenty pri vplyve vysokých magnetických polí. Tieto magnety pozostávajú z viacerých oválnych cievok s viacerými závitmi, v ktorých môže nastať elektro-tepelný quench, na ktorý pri návrhu týchto magnetov treba brať ohľad. Z tohoto dôvodu je potrebné mať rýchly a presný software na numerické modelovanie celkového elektromagnetického a tepelného správania magnetov. Anang Dadhich a jeho kolegovia vyvinuli nový software napísaný v programovacích jazykoch C++ a Fortran, ktorý spája elektromagnetické a elektro-tepelné analýzy využivajúce ich vlastné metódy – variačné metódy založené na Electro-Magnetic Entropy Production (MEMEP) a metóde konečných diferencií. Vyvinutý software, ktorý zohľadňuje aj supravodivé tieniace prúdy, je použitý na modelovanie magnetov s poľami 32 T a viac v rámci projektu SuperEMFL. Viaceré podmienky chladenia magnetu sú preskúmané a vplyv odporu medzi závitmi magnetu je vyhodnotený.
Magnety skúmané v tejto štúdii majú dva smery elektrických prúdov – radiálne a uhlové. Výsledky ukazujú, že radiálne prúdy hrajú hlavnú úlohu v prípade quench-u. Adiabatické a viaceré podmienky chladenia magnetov boli simulované a ako sa predpokladalo, v prípade adiabatických podmienok, sa nedá predísť quench-u. Taktiež sa ukázalo, že neizolované cievky sú spoľahlivejšie ako cievky, kde závity sú izolované medzi sebou. Viaceré prípady odporu medzi závitmi boli preskúmané – 10−6 Ω· m2, 10−7 Ω· m2 pre metalicky izolované prípady a 10−8 Ω· m2 pre neizolované magnety. Malý defekt (oblasť magnetu s horšími elektrickými vlastnosťami) dokáže spôsobiť ohriatie celého magnetu ako je vidno v Obr. 1 pre metalicky izolovaný magnet. V prípade nízkeho odporu medzi závitmi magnetu (neizolovaný prípad), je vidno, že poškodené závity nespôsobia quench (Obr. 2). Vyvinutý výpočtový model je možno použiť pre rýchlu a kompletnú elektromagnetickú a elektrotepelnú analýzu supravodivých magnetov s vysokými poľami.
Autori: Anang Dadhich, Philippe Fazilleau, Enric Pardo
Odkaz: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6668/ad68d3