Reprezentatívne výsledky

20242023202220212020staršie

2022

Supravodivé motory pre lietadlá na elektrický a vodíkový pohon

Letecká doprava je rastúcim zdrojom emisií skleníkových plynov (CO2, NOx, H2O vo vysokých nadmorských výškach). Medzinárodná asociácia leteckej dopravy (IATA) vytýčila rok 2050 ako cieľ pre úplne bezemisnú leteckú dopravu v západnom svete. Supravodivé elektrické motory umožňujú realisticky uvažovať o elektrických lietadlách či lietadlách na báze vodíka s nulovými emisiami, ktoré predstavujú veľmi zaujímavú alternatívu, keďže kvapalný vodík je možné využiť na chladenie supravodivých až na teplotu 20 K. Na našom ústave sme vybudovali unikátnu experimentálnu aparatúru na meranie strát a ohrevu supravodivých vinutí z REBCO pások v statore motora pri teplote 20 K. Tento ohrev je potrebné minimalizovať, aby bolo možné udržať nízku pracovnú teplotu (medzi 20 a 40 K). Merania neočakávane ukázali, že pre cievku je dominantný zvyškový magnetizmus substrátu REBCO pásky, čo je nutné zohľadniť pri výrobe pások. Pracovali sme aj na konceptoch pre potlačenie efektu demagnetizácie v priečnom poli v rotoroch vyrobených zo stĺpcov supravodivých REBCO pások, ktoré pôsobia ako silné permanentné magnety.

  • Kováč, J., Kopera, L., Pardo, E., Melišek, T., Ries, R., Berberich, E., Wolfstädler S., and Reis, T.: Measurement of AC loss down to 25 K in a REBCO racetrack coil for electrical aircraft motor, Sci Reports 12 (2022) 16454.
  • Dadhich, A., Li, S., Solovyov, M., Šouc, J., Mošať, M., and Pardo, E.: Reducing cross-field demagnetization of superconducting stacks by soldering in pairs, Supercond. Sci Technol. 35 (2022) 115001.

Vnik magnetického poľa do tenkých supravodivých vrstiev pre rádiofrekvenčné urýchľovacie dutiny

Oddelenie supravodičov je v rámci európskeho projektu I.FAST zapojené do úlohy zameranej na vývoj a optimalizáciu nových typov supravodivých pokrytí pre rádiofrekvenčné rezonančné dutiny, ktoré sa používajú na urýchľovanie a formovanie zväzkov elementárnych častíc v urýchľovačoch. Zaoberáme sa komplexnou charakterizáciou supravodivých vlastností pripravovaných tenkých vrstiev a multivrstiev. Počas riešenia projektu sa nám podarilo štúdiom povrchových defektov na tenkých Nb vrstvách dokázať súvis medzi poľom prvého prieniku magnetického toku do supravodivej vrstvy a zosilnením magnetického poľa v blízkosti defektov. Zistili sme tiež, že faktor zosilnenia magnetického poľa povrchovými defektami, vypočítaný s využitím numerického modelovania metódou konečných prvkov (FEM), je lepším indikátorom hodnoty poľa prvého prieniku ako často používaná priemerná povrchová drsnosť. Povrchovú drsnosť ovplyvňujú všetky defekty vyskytujúce sa na povrchu supravodivej vrstvy, zatiaľ čo výpočtom faktora zosilnenia je možné identifikovať tie ktoré spôsobujú najvyššie lokálne zosilnenie magnetického poľa a rozhodujúcim spôsobom tak ovplyvňujú hodnotu poľa prvého prieniku.

a) Modelový povrchový defekt typu jamka, s priemerom d = 0,6 mikrometra, výškou h = 1 mikrometer a nulovým polomerom zakrivenia hrany. Čiarkovane je znázornená jamka s polomerom zakrivenia hrany c = 1 mikrometer. b) Rozloženie magnetického poľa v okolí jamkového defektu, vypočítané 2D numerickým modelom v programe Comsol pre d = 0,6 mikrometra, h = 1 mikrometer a hrany c = 1 mikrometer.
  • Ries, R., Seiler, E., Gömöry, F., Medvids, A., Onufrijevs, P., Pira, C., Chyhyrynets, E., Malyshev, O.B., and Valizadeh, R.: Surface quality characterization of thin Nb films for superconducting radiofrequency cavities, Supercond. Sci Technol. 35 (2022) 075010.
  • Ries, R., Seiler, E., Gömöry, F., Medvids, A., Onufrijevs, P., Pira, C., Chyhyrynets, E., Malyshev, O.B., Valizadeh, R., Leith, S., and Vogel, M.: Numerical calculation of magnetic field enhancement and impact of surface defects on premature entry of magnetic field in thin Nb films for SRF cavities, IEEE Trans. Applied Supercond. 33 (2023) 3500405.