CH522964A - Supraleiteranordnung - Google Patents

Description

  
 



  Supraleiteranordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Supraleiteranordnung mit wenigstens einem unterhalb einer kritischen Temperatur supraleitfähigen Leiter, in dessen Mantel mindestens ein Einzeldraht mit supraleitfähigen Eigenschaften eingebettet ist, wobei der Mantel und der Einzeldraht elektrisch leitend verbunden sind, der Mantel aus einem nicht supraleitfähigen Material besteht, der Leiter auf einem rohrförmigen Glied angeordnet ist, das aus wenigstens einem Material hergestellt ist, das wärmeleitend und elektrischleitend und bei der kritischen Temperatur nicht supraleitend ist, und das Glied wenigstens einen Durchtrittskanal für ein Kühlmittel zum Halten der Anordnung auf einer Temperatur, die unterhalb der kritischen Temperatur liegt, aufweist.



   Es ist eine Supraleiteranordnung vorgeschlagen worden, bei der wenigstens ein Teil aus einem Supraleitermaterial, das unterhalb einer kritischen Temperatur supraleitend ist, in ein die Wand der Anordnung bildendes Grundmaterial eingebettet ist, das vorteilhaft aus einem thermisch und elektrisch leitendem Material besteht, so dass der Durchstrom von flüssigem Helium durch das hohle Innere der Anordnung die Temperatur des Supraleitermaterials unter seiner kritischen Temperatur hält.



   Aufgabe der Erfindung ist es, eine Supraleiteranordnung zu schaffen, die mit einem Kanal für ein fliessfähiges Kühlmittel versehen ist und die ohne Schwierigkeit in beträchtlich   grösseren Längen    als diejenigen hergestellt werden kann, die in Verbindung mit früheren Vorschlägen erreicht wurden.



   Die erfindungsgemässe Supraleiteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der supraleitfähige Leiter schraubenli   nienförmig    um das rohrförmige Glied herumgewickelt ist und dieses berührt.



   Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.



   Fig.   list    eine Querschnittsansicht einer bekannten Ausführung einer Supraleiteranordnung und
Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung einer neuartigen Supraleiteranordnung, welcher die Nachteile der Anordnung   gemäss    der Fig. 1 nicht anhaften.



   Die Fig. 1 zeigt eine bekannte rohrförmige Supraleiteranordnung 10, die einen Mantel 11 umfasst, in dem supraleitendes Material eingebettet ist, der mit zwei U-förmigen nicht supraleitenden, anderen Körpern 12 vereinigt ist.



   Der Mantel 11 enthält eine grosse Anzahl von Einzeldrähten 13 aus der Supraleiterlegierung Niob mit 44   Gew.-0/o    Titan, die eine kritische Temperatur im Nullmagnetfeld von etwa 9,2   0K    hat, wobei die Einzeldrähte 13 in ein Grundmaterial 14 aus hochleitfähigem Kupfer eingebettet sind. Das Kupfer hat keine supraleitenden Eigenschaften bei 9,2   K    oder 4,2    K.    Der Mantel 11 wird in irgendeinem beliebigen Verfahren hergestellt zum Beispiel dadurch, dass eine Vielzahl   Supraleiterstlbe    in entsprechende Löcher einer Kupfer.



  patrone zur Bildung einer Vereinigung eingesteckt werden und diese Vereinigung extrudiert, gezogen und schliesslich abgeflacht wird, um die in Fig. 1 dargestellte Form zu erhalten. Ein weiteres Beispiel für ein geeignetes Verfahren zur Herstellung des Mantels 11 besteht darin, dass man eine Anzahl aus Kupferstreifen oder anderen dehnbaren nicht-supraleitenden Streifen unter Zwischenlage von einem oder mehreren Supraleiterdrähten zwischen jeweils zwei benachbarte Streifen übereinanderwalzt.



   Jeder andere Körper 12 besteht lediglich aus hochleitfähigem Kupfer und besitzt zwei parallele Seiten 15, die durch eine Basis 16 miteinander verbunden sind, wobei die Innenseite der Mitte der Basis 16 zur Bildung einer Nut 17 geeigneter Abmessung zur Aufnahme des entsprechenden Randes des Supraleiter-Verbundstreifens 11 vertieft ist. leder Körper 12 kann als flacher Streifen hergestellt werden, in den die Nut 17 eingewalzt wird, wobei die beiden Seiten 15 nach oben   oben   gebogen werden. Auf diese Weise können grosse Längen jedes Körpers 12 hergestellt werden, indem die Enden benachbarter Kupferstreifen miteinander verbunden werden, worauf der Biegevorgang erfolgt, wobei der Biegevorgang insofern einen besonderen Wert hat, als er eine gewisse   -Materialhärtung    in Nachbarschaft der sich ergebenden Ecken bewirkt.



   Die Anordnung nach Fig. 1 wird wie bekannt dadurch hergestellt, dass zwei Körper 12 einander gegenüberliegend angeordnet und der Mantel 11 zwischen ihnen aufgenommen wird, wobei dessen Ränder in die entsprechenden Nuten 17 eingreifen; daraufhin werden die einander gegen   überliegenden Enden der Seiten 15 in beliebiger Weise miteinander verschweisst. Um eine adäquate Verschweissung mit minimaler Wärmeerzeugung zu erhalten, wird bevorzugt, Elektronenstrahlschweissung anzuwenden.



   Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Supraleiteranordnung, die ein Rohr 60 aus nicht supraleitfähigem Material, zum Beispiel aus hochleitfähigem Kupfer, kaltverfestigtem Kupfer, Aluminium oder rostfreiem Stahl, aufweist, um das supraleitfähige Leiter 61 herumgewickelt und verlötet sind.



   Jeder Leiter 61, der rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt haben kann, besitzt einen Mantel   63 mit    mehreren supraleitfähigen Einzeldrähten 62, die in ein Grundmaterial aus nicht-supraleitfähigem Material eingebettet sind, zum Beispiel hochleitfähiges Kupfer oder Kupfer-Nickel, wobei jedoch die Mäntel 63 einiger der Leiter 61 nur aus hochleitfähigem Kupfer bestehen können, um die thermische Absorption und die Leitfähigkeit zu beeinflussen; ferner   kön-    nen die Mäntel 63 weiterer Leiter 61 aus verstärkendem Material, zum Beispiel aus rostfreiem Stahl, bestehen.

  Die Einzeldrähte 62 in jedem Mantel 63 können einen kleineren Durchmesser als 0,005 cm haben und in einem solchen Ausmass verseilt sein, dass jeder Leiter 61 eine grössere Eigenstabilität aufweist, wobei die Umwicklung des Rohres 60 mit den Leitern 61 eine gute Gesamtstabilität ergibt. Es können mehr als eine Lage Leiter 61 vorgesehen werden. Das Rohr 60 kann quadratisch sein oder andere Querschnittsform haben.



   Bei der Verwendung der rohrförmigen Supraleiteranordnung gemäss der Fig. 2 wird diese wie die Windungen eines Elektromagnets gewickelt und dann bei einer Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur des supraleitfähigen Materials benutzt. Diese wird anfänglich durch Pumpen von flüssigem Helium bei 4,2   0K    oder unter Druck stehenden superkritischem Helium bei gerade unter 4,2   K    durch das Rohr 60 herbeigeführt und aufrechterhalten.



   Die oben beschriebene Anordnung gewährleistet die erreichbare schnelle und gleichförmige Zirkulation, schnelles Entfernen jeglicher Blasen des in dem flüssigen Helium gebildeten gasförmigen Helium und jenes Heliums, das Wärme absorbiert hat. Darüber hinaus wird durch das Rohr 60 die Zusatzfestigkeit der Anordnung erhöht.



   Es ist Aufgabe des hochleitfähigen Kupfers, aus dem die Mäntel 63 bestehen, für die Abfuhr der in den supraleitfähigen Einzeldrähten 13 erzeugten Wärme zu sorgen.



   Es können andere Supraleitermaterialien verwendet werden und es können die supraleitfähigen Einzeldrähte in jeder beliebigen Zahl vorhanden sein oder es kann auch nur ein Einzeldraht vorgesehen werden. Im letzteren Fall hat der Einzeldraht gewöhnlich die Form eines Streifens, der in dem Mantel 63 eingebettet ist.



   Die Abmessungen der supraleitfähigen Einzeldrähte können je nach Bedarf variiert werden; sie können insbesondere auf weniger als 0,005 cm vermindert werden, um eine Eigenstabilität gegen Flusssprünge zu erhalten; sie können verseilt und übereinander angeordnet werden, um Flussverknüpfungen zwischen den Einzeldrähten zu vermindern. Bei dem eigenstabilen supraleitfähigen Leiter 61 besteht der Mantel 63 vorteilhaft aus hochleitfähigem Kupfer, jedoch kann alternativ ein Grundmaterialwerkstoff verwendet werden, der eine niedrigere elektrische Leitfähigkeit als hochleitfähiges Kupfer hat, so dass geeignete Kupferlegierungen wie Kupfer.



   Nickel allein als der Grundmaterialwerkstoff oder als Schicht um jeden Einzeldraht in einem Mantel aus Kupfer verwendet werden können. Sofern Hochleitfähigkeit erforderlich ist, kann alternativ hochleitfähiges Kupfer durch Aluminium oder andere hochleitfähige Metalle wie beispielsweise Indium oder Silber ersetzt werden.



   Bei einer weiteren Abwandlung kann die Zugefestigkeit der rohrförmigen Supraleiteranordnung dadurch erhöht werden, dass in jede Nicht-Supraleiterkomponente eine Anzahl von Verstärkungsfäden eingegliedert wird, zum Beispiel aus rostfreiem Stahl oder aus einer Titanlegierung. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Supraleiteranordnung mit wenigstens einem unterhalb einer kritischen Temperatur supraleitfähigen Leiter (61), in dessen Mantel (63) mindestens ein Einzeldraht (62) mit supraleitfähigen Eigenschaften eingebettet ist, wobei der Mantel und der Einzeldraht elektrisch leitend verbunden sind, der Mantel aus einem nicht-supraleitfähigen Material besteht, der Leiter auf einem rohrförmigen Glied (60) angeordnet ist, das aus wenigstens einem Material hergestellt ist, das wärmeleitend und elektrisch leitend und bei der kritischen Temperatur nicht-supraleitend ist, und das Glied wenigstens einen Durchtrittskanal für ein Kühlmittel zum Halten der Anordnung auf einer Temperatur, die unterhalb der kritischen Temperatur liegt, aufweist, dadurch gekennzeichnet,

   dass der der supraleitfähige Leiter (61) schraubenlinienförmig um das rohrförmige Glied (60) herumgewickelt ist und dieses berührt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Mantel (63) des supraleitfähigen Leiters (61) mehrere Einzeldrähte (62) mit supraleitfähigen Eigenschaften eingebettet sind.

   2. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere supraleitfähige Leiter um das rohrförmige Glied gewickelt sind.

   3. Anordnung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzeldrähte (62) im Leiter verseilt sind.

   4. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, aus dem der Einzeldraht besteht, eine Legierung aus Niob und Titan ist.

   5. Anordnung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 44 Gew.-0/o Titan enthält.

   6. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (63) aus wenigstens einem der Metalle Kupfer, Aluminium, Silber oder Indium besteht.

   7. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Material, aus dem der Mantel besteht, einen höheren spezifischen Widerstand aufweist als Kupfer oder dass der Mantel aus diesem Material und Kupfer hergestellt ist.