The break of shielding current at pulsed field magnetization of a superconducting annulus (experiment and model simulation)

Abstract

The superconducting current breaking effect at pulsed field magnetization of HTS annuli was carefully investigated. It is proposed the simple model for qualitative description of this process. In particular, it is shown the appearance of a narrow sector of the considerable heating through which the magnetic flux penetrates into the superconducting annuli. Introduction.Hard superconductors of type-II have the thermomagnetic instability at low temperatures. This instability manifested as avalanche-like flux penetration of magnetic field inside the superconductor [1]. It is so called flux jumps, appearing in the isothermal conditions, at any low perturbation. The thermomagnetic instability in high temperature superconductors (HTS) is not observed above 40 K due to a large heat capacity [2]. At high temperatures under the conditions of isothermal magnetization of a superconductor hollow cylinder or annulus (the ring with rectangular cross section) an inhomogeneous field is formed inside the body according to the critical state model, so dH/dr J С [1]. The superconducting current shields the interior until it fills the entire cross-section of the annulus. At the further magnetization the circulating current does not change its value maintaining the difference (H ex -H in )/(R ex -R in ) = 4J c between the

Намагничивание Сверхпроводящих Колец Импульсами Большой Длительности

“…Однако этот, казалось бы, негативный эффект может принципиально изменить подход к импульсному намагничиванию многосвязных сверхпроводников. Если длительность импульса мала, то магнитное поле уходит из отверстия через еще горячий канал [3,4]. С другой стороны, благодаря узости канала время его охлаждения существенно короче, чем время остывания всей шайбы (кольца).…”

“…Использовалась та же массивная шайба состава YBa 2 Cu 3 O 7−δ с внешним и внутренним диаметрами 52 и 25 mm соответственно и толщиной 10 mm, что в работе [4]. Ось c кристаллитов ориентирована по оси шайбы.…”

“…1, b). В работах [3,4] было показано, что обрыв тока происходит в результате формирования узкой области (канала) высокорезистивного состояния, температура которого на 10−12 K выше, чем у жидкого азота, в то время как у остальной части сверхпроводника нагрев на порядок меньше. Десятикратное падение экранирующего тока на рис.…”

“…Эволюция поля на большом интервале времени показана на вставке к рис. что ширина канала существенно меньше его длины (∼ 3 и 10 mm соответственно [4]), а характерное время остывания тела шайбы за счет передачи тепла в жидкий азот составляет десяток секунд [5]. С другой стороны, скорость спадания намагничивающего поля (dH/dt) на порядок ниже, чем dH/dt на восходящей части, соответственно ниже выделение тепла.…”

“…С другой стороны, скорость спадания намагничивающего поля (dH/dt) на порядок ниже, чем dH/dt на восходящей части, соответственно ниже выделение тепла. В нашем случае перегретая область шайбы со средним радиусом R = 2 cm занимает сектор с углом δϕ ∼ = 10 • [3,4]. Средний линейный размер перегретой области w = δϕ2πR/360 ∼ = 0.34 cm.…”