npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562922050293npe-152Research ArticleИнженерное проектирование ядерно-физической аппаратурыEngineering Design of Nuclear Physical EquipmentМоделирование распределения токов и энергетических потерь в сверхпроводящем CORC-кабелеSimulation of Current Distribution and Energy Losses in a Superconducting CORC CableМартиросянИ. В.MartirosyanI. V.

Москва, 115409

Moscow, 115409

mephizic@gmail.comМихайловаИ. К.MikhailovaI. K.

Москва, 115409

Moscow, 115409

ПокровскийС. В.PokrovskiiS. V.

Москва, 115409

Moscow, 115409

НовиковМ. С.NovikovM. S.

Дубна, Московская обл., 141980 

Dubna, Moscow oblast, 141980

РудневИ. А.RudnevI. A.

Москва, 115409

Moscow, 115409

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian FederationОбъединенный институт ядерных исследованийРоссияJoint Institute for Nuclear ResearchRussian Federation202331122023144345355Copyright © Мартиросян И.В., Михайлова И.К., Покровский С.В., Новиков М.С., Руднев И.А., 20232023Мартиросян И.В., Михайлова И.К., Покровский С.В., Новиков М.С., Руднев И.А.Martirosyan I.V., Mikhailova I.K., Pokrovskii S.V., Novikov M.S., Rudnev I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/152

Представлены результаты численного моделирования характеристик сверхпроводящего CORC-кабеля в условиях циклической синхронной нагрузки электрическим током и магнитным полем при охлаждении жидким неоном. Проведен расчет распределений магнитного поля и токов в системе, механических напряжений и деформаций, энергетических потерь, возникающих при перемагничивании магнитным полем и электрическим током. Показаны особенности электродинамических и теплофизических процессов, происходящих в системе при синхронной токовой и магнитополевой нагрузке при различных углах намотки ВТСП лент. Моделирование выполнено методом конечных элементов в пакете программного обеспечения Comsol Multiphysics. Модель ориентирована на расчет магнитной системы сверхпроводящего индуктивного накопителя энергии в составе коллайдера протонов и тяжелых ионов NICA (Nuclotron based Ion Collider fAcility), строящегося на базе Лаборатории физики высоких энергий (ЛФВЭ) им. В.И. Векслера и А.М. Балдина Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ).

The results of numerical simulation of the characteristics of a superconducting CORC cable under synchronous cyclic loading by electric current and magnetic field under liquid neon cooling are presented. Distributions of the magnetic field and currents in the system, mechanical stresses and deformations, and energy losses occurring during remagnetization by the magnetic field and electric current are calculated. The features of electrodynamic and thermophysical processes occurring in the system under synchronous current and magnetic-field loading at different winding angles of HTS tapes are shown. The simulation was performed by the finite element method in the Comsol Multiphysics software. The model is designed for calculating the magnetic system of a superconducting inductive energy storage system as part of the Nuclotron based Ion Collider fAcility (NICA), which is under construction at the Laboratory of High Energy Physics (HEPL) of the Joint Institute for Nuclear Research (JINR).

ВТСПCORC-кабельметод конечных элементовComsol MultiphysicsH-формализмHTSCORC cablefinite element methodComsol MultiphysicsH-formalismРабота выполнена при частичной финансовой поддержке Российской Федерацией в лице Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, соглашение № 075-15-2021-1352 (А.В. Мартиросян, С.В. Покровский, И.А. Руднев).ReferencesWang X. et al. // Supercond. Sci. Technol. 2018. V. 31 (4). P. 045007.Wang X. et al. // Supercond. Sci. Technol. 2018. V. 31 (4). P. 045007.Jin H. et al. // Nucl. Fusion. 2020. V. 60 (9). P. 096028.Jin H. et al. // Nucl. Fusion. 2020. V. 60 (9). P. 096028.Сытников В.Е. // Энергия единой сети. Т. 1. С. 16–29.Сытников В.Е. // Энергия единой сети. Т. 1. С. 16–29.Van der Laan D.C., Weiss J.D., McRae D.M. // Supercond. Sci. Technol. 2019. V. 32 (3). P. 033001.Van der Laan D.C., Weiss J.D., McRae D.M. // Supercond. Sci. Technol. 2019. V. 32 (3). P. 033001.Фетисов С.С. // Кабели и провода. 2014. Т. 3. С. 22–29.Фетисов С.С. // Кабели и провода. 2014. Т. 3. С. 22–29.Van der Laan D.C. // Supercond. Sci. Technol. 2009. V. 22 (6). P. 065013.Van der Laan D.C. // Supercond. Sci. Technol. 2009. V. 22 (6). P. 065013.Van der Laan D.C., Lu X.F., Goodrich L.F. // Supercond. Sci. Technol. 2011. V. 24 (4). P. 042001.Van der Laan D.C., Lu X.F., Goodrich L.F. // Supercond. Sci. Technol. 2011. V. 24 (4). P. 042001.Mulder T. et al. // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2017. V. 279 (1). P. 012033.Mulder T. et al. // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2017. V. 279 (1). P. 012033.Barth C. High Temperature Superconductor Cable Concepts for Fusion Magnets. 2013. Karlsruhe: KIT Sci.Barth C. High Temperature Superconductor Cable Concepts for Fusion Magnets. 2013. Karlsruhe: KIT Sci.Ashok K.B. et al. // Phys. C (Amsterdam, Neth.). 2021. V. 582. P. 1353828.Ashok K.B. et al. // Phys. C (Amsterdam, Neth.). 2021. V. 582. P. 1353828.Wang Y. et al. // Supercond. Sci. Technol. 2019. V. 32 (2). P. 025003.Wang Y. et al. // Supercond. Sci. Technol. 2019. V. 32 (2). P. 025003.Fietz W.H. et al. // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2016. V. 26. (4). P. 1–5.Fietz W.H. et al. // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2016. V. 26. (4). P. 1–5.Anischenko I., Pokrovskii S., Rudnev I., Osipov M. // Supercond. Sci. Technol. 2019. V. 32 (10). P. 105001.Anischenko I., Pokrovskii S., Rudnev I., Osipov M. // Supercond. Sci. Technol. 2019. V. 32 (10). P. 105001.Anischenko, Pokrovskii S.V., Rudnev I.A., Osipov M.A., Abin D.A. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1293. P. 012064.Anischenko, Pokrovskii S.V., Rudnev I.A., Osipov M.A., Abin D.A. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1293. P. 012064.https://www.superox.ru/documents/.https://www.superox.ru/documents/.Wesche R. // Proc. HTS Fusion Conductor Workshop. Karlsruhe, May 26–27, 2011.Wesche R. // Proc. HTS Fusion Conductor Workshop. Karlsruhe, May 26–27, 2011.Jang S. et al. // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2003. V. 13 (2). P. 2956–2959.Jang S. et al. // IEEE Trans. Appl. Supercond. 2003. V. 13 (2). P. 2956–2959.Lua J., Choi E.S., Zhou H.D. // J. Appl. Phys. 2008. V. 103. P. 064908.Lua J., Choi E.S., Zhou H.D. // J. Appl. Phys. 2008. V. 103. P. 064908.Zeisberger M. et al. // Supercond. Sci. Technol. 2005. V. 18 (2). P. S202.Zeisberger M. et al. // Supercond. Sci. Technol. 2005. V. 18 (2). P. S202.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.