DE3042102A1 - Supraleiter - Google Patents

Supraleiter

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DE3042102A1 DE19803042102 DE3042102A DE3042102A1 DE 3042102 A1 DE3042102 A1 DE 3042102A1 DE 19803042102 DE19803042102 DE 19803042102 DE 3042102 A DE3042102 A DE 3042102A DE 3042102 A1 DE3042102 A1 DE 3042102A1
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Hiroshi Tokyo Kimura
Hisanao Ibaraki Ogata
Naofumi Hitachi Ibaraki Tada
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Supraleiter, insbesondere einen Supraleiter mit Innenkühlung, der zur Verwendung bei supraleitenden Spulen großer Abmessungen und hoher Magnetfelder geeignet ist.
Bei supraleitenden Spulen, die große Abmessungen haben und zur Erzeugung von großen Magnetfeldern geeignet sind, hat man die Verwendung von Supraleitern mit Innenkühlung im wesentlichen im Hinblick auf Probleme der Kühlung von Spulen untersucht. Ob es sich um einen Supraleiter mit Eintauchkühlung oder mit Innenkühlung handelt, ist es bei einem Supraleiter großer Abmessungen der einen hohen Strom in einem starken Magnetfeld leiten kann, erforderlich, daß er eine Leitungswiderstandsfähigkeit, die zum Aushalten von großen elektromagnetischen Beanspruchungen ausreicht, sowie eine Stabilität besitzt, die ihn in die Lage versetzt, auch dann, wenn der Supraleiter durch eine thermische oder mechanische Störung in einen normal leitenden Zustand gebracht worden ist, wieder in einen supraleitenden Zustand zurückzukehren, wenn man den Fehler behebt, wobei die Supraleiter mit Kühlmitteldurchgängen ausgerüstet sind.
Insbesondere im Hinblick auf die Struktur der Kühlmitteldurchgänge sind bislang die verschiedensten Leitungsanordnungen bekannt geworden, z.B. aus IEEE Transactions on Magnetics Vol. MAG-15, Nr. 1, Januar 1979, Seiten 789 bis 791, JP-OS 54-5799 (1979) usw. Die bislang bekanntgewordenen Anordnungen besitzen jedoch eine Reihe von Unzulänglichkeiten und sind nicht zufriedenstellend als Leiter zur Verwendung bei supraleitenden Spulen großer Abmessungen für starke Felder.
In Figur 1 der zuerst genannten Literaturstelle ist ein Supraleiter dargestellt, bei dem eine große Anzahl von supraleitenden Nb^Sn Einzeldrähten zu einem Kabel ausge-
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bildet und in einen Mantel aus rostfreiem Stahl eingewickelt ist. Die Kühlung erfolgt dadurch, daß man über kritisches Helium bei 5 K durch die Zwischenräume des Kabels hindurchpreßt. Der Supraleiter hat den Vorteil, daß sowohl der Querschnitt des Kühlmitteldurchganges als auch die Umfangslänge des Durchganges groß sind, hat jedoch den Nachteil, daß der Querschnitt des unterteilten Kühlmitteldurchganges nicht gleichmäßig ist, so daß bei einem länglichen Leiter die Möglichkeit besteht, daß der Kühlmitteldurchgang lokal verschlossen ist, und daß der zusammengesetzte supraleitende Draht durch elektromagnetische Kräfte bewegt wird, wobei die entstehende Wärmeerzeugung den Supraleiter unstabil macht.
Bei der zweiten Literaturstelle ist z.B. in der dortigen Figur 6 ein Supraleiter angegeben, bei dem ein Paar von Platten, die jeweils aus Nb^Sn enthaltendem, zusammengesetztem supraleitendem Material bestehen, parallel mit einem Abstand zwischen ihnen angeordnet sind, wobei eine wellenförmige Platte in dem Abstand angeordnet ist, so daß eine Vielzahl von Kühlmitteldurchgängen gebildet wird. Mit einer derartigen Kühlanordnung wird jedoch keine hohe Stabilität erreicht, wie sich aus der nachstehenden Erläuterung der Erfindung ergeben wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Supraleiter mit Innenkühlung anzugeben, der in wirksamer Weise und mit hoher Stabilität gekühlt wird.
Der erfindungsgemäße Supraleiter mit Innenkühlung zeichnet sich durch eine kompakte Bauform aus, die eine hohe Stabilität besitzt und leicht herstellbar ist, so daß der Supraleiter für supraleitende Spulen großer Abmessungen und starker Magnetfeider geeignet ist.
Die Erfindung beruht auf dem Umstand, daß sich uomäß Untersuchungen der Anmelderin die Stabilität von Supraleitern mit Innenkühlung dadurch verbessern läßt, wenn man das Verhältnis zwischen der gesamten Umfangslänge einer Kühlmitte]-durchgangswand in Kontakt mit einem Kühlmittel und der ge-
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samten Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges größer als 25 cm wählt und wenn die gesamte Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges größer als 4 %, vorzugsweise 4 bis 22 % der gesamten Querschnittsfläche des Supraleiters ist. Wenn die Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges groß gemacht wird, wird es mit einem einzigen Durchgang schwierig, das Verhältnis zwischen der gesamten Umfangslänge der Kühlmittelrohrwand in Kontakt mit dem Kühlmittel und der gesamten Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges zu erhöhen. Somit muß der Kühlmitteldurchgang in mindestens zwei parallele Durchgänge unterteilt werden.
Die der Erfindung zugrundeliegenden Überlegungen sind folgende. Die Stabilität eines Supraleiters mit Innenkühlung läßt sich in Abhängigkeit davon beurteilen, ob ein Stabilisationsparameter α kleiner als 0,8 ist oder nicht, wobei sich der Stabilisationsparameter α folgendermaßen schreiben läßt:
φ ι2 " (1)
" - ρ h (Tn-T3)"
Hierbei bezeichnen γ den spezifischen elektrischen Widerstand in Ohm mal Zentimeter des Stabilisationsmaterials, I den Leitungsstrom in Ampere des Supraleiters, A die Querschnittsfläche in Quadratzentimeter des Stabilisationsmaterials, P den Umfang des Durchganges in Zentimeter, h die Wärmeübertragungsrate in Watt / QuadratZentimeter · Grad, T die Temperatur in Grad eines Paraleiters und TD die Temperatur in Grad des Kühlmittels. Nimmt man an, daß die Heizbedingung des Supraleiters, also der Zähler in Gleichung (1), die Art des Supraleiters und die Kühlbedingung fest sind, so gilt α <* 1/P'h und der stabilisierte Zustand kann dadurch erreicht werden, daß man P-h erhöht. Hinsichtlich der Wärmeübertragungsrate h besteht, wenn man überkritisches Helium als Kühlmittel verwendet, der Zusammenhang h = VSp, wobei S„ die Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges bezeichnet, und es ist
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wünschenswert, daß die Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges klein und die Umfangslänge groß sind.
Andererseits wird im Falle eines Supraleiters mit Innenkühlung, bei dem man ein Kühlmittel zwangsläufig fließen läßt, der Druckverlust des Kühlmittels zu einem Problem. Für den Druckverlust pro Längeneinheit des Supraleiters gilt folgende Beziehung:
ΔΡ P1'25
SF
Hierbei bezeichnen ΔΡ die Druckdifferenz und L die Länge des Leiters. Wenn dementsprichend die Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges klein gemacht wird, wird der Druckverlust des Kühlmittels sehr groß und die Länge des Kühlmitteldurchganges muß verkürzt werden. Dementsprechend ergibt sich, daß die Querschnittsfläche des Kühlmitte]durchganges auf den minimalen Wert gebracht werden kann, der für die Länge des Kühlmitteldurchganges zulässig ist, und daß die umfangslänge des Durchganges mit dem Querschnitt zum äußersten erhöht werden kann. Für die Zunahme der Umfangslänge des Durchganges ist es höchst wirksam, die Umfangslänge der Kühlmitteldurchgangswand in Kontakt mit dem Kühlmittel zu erhöhen.
Betrachtet man supraleitende Suplen großer Abmessungen und starker Felder, so beträgt der Leitungsstrom des Supraleiters einige 10 Kiloampere, und man bekommt einen Leitungsaufbau, der nicht nur einen zusammengesetzten supraleitenden Draht aufweist, der zur Führung eines derartigen Stromes geeignet ist, sondern auch ein Stabilisationsmaterial, ein Verstärkungsteil usw. Obwohl das Verhältnis der Querschnittsflache des Kühlmitteldurchganges, die im Gesamtquerschnitt des Supraleiters eingenommen wird, in Abhängigkeit von den oben angegebenen Bedingungen schwanken kann, ist es domentsprechend erforderlich, daß das Verhältnis zwischen der gesamten Umfangslänge der Kühlm'itteldurchgangswand in Kontakt mit dem Kühlmittel und der gesamten Querschnittsfläche
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des Kühlmitteldurchganges größer als ein bestimmter Wert
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oder 2 5 cm gemacht wird. Wenn nämlich das Verhältnis unterhalb dieses Wertes liegt, wird die Stabilisation der supraleitenden Spule großer Abmessungen und starker Magnetfelder sehr schwierig. Die obere Grenze des Verhältnisses zwischen der gesamten Umfangslänge der Kühlmitteldurchgangswand in Kontakt mit dem Kühlmittel und der gesamten Querschnittsfläche, des Kühlmitteldurchganges ist natürlich durch die Leitungsherstellungstechnik und die Länge des Kühlmitteldurchganges bestimmt und hier nicht speziell angegeben. Für das Verhälntis zwischen der Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges und der Querschnittsfläche des Supraleiters ist 4 % der untere Grenzwert aus der Sicht der Kühlmitteldurchgangslänge der supraleitenden Spule großer Abmessungen und für starke Felder. Wenn das Verhältnis größer als 22 % gemacht wird, muß der Querschnitt des Leiters groß gemacht werden, was zu einer Verringerung der Stromdichte in der Spule führt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Figur 1 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Supraleiters mit Innenkühlung; Figur 2 einen Querschnitt einer anderen erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform des Supraleiters mit Innenkühlung; 5 Figur 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Zusammenhänge zwischen dem Stabilisationsparameter und Verhältnissen der Umfangslänge eines Kühlmitteldurchganges zur Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges bei Supraleitern mit verschiedenen Verhältniswerten von Kühlmitteldurchgangs-Querschnittsflache zur Querschnittsfläche eines Supraleiters; und in
Figur 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Zusammenhänge zwischen der Kühlmitteldurchgangslänge und Verhältnissen der Umfangslänge eines Kühlmitteldurchganges zur Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges bei Supraleitern mit verschiedenen Verhältniswerten der
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Kühlmitteldurchgangs-Querschnittsflächen zur Querschnittsfläche der Leiter.
Im folgenden soll zunächst auf Figur 1 Bezug genommen werden. Figur 1 zeigt einen Supraleiter, bei dem die Abmessungen des Querschnitts des Supraleiters 46 mm in der Breite und 21 mm in der Dicke betragen, während der kritische Strom des Supraleiters 40 kA bei einem Magnetfeld von 12 T und einer Temperatur von 5 K beträgt, wobei K die absolute Temperatur ist.
In Figur 1 weist der Supraleiter 1 ein Paar von zusammengesetzten supraleitenden Drähten 2 aus Niobium-Zinn (Nb^Sn), die mit einem Stabilisierungsmaterial wie z.B. Kupfer, Aluminium oder dergleichen überzogen sind, einen Stabilisator
3 und ein Paar von Verstärkungselementen 4 auf. Der Stabilisator 3 aus Kupfer, Aluminium oder dergleichen besitzt einen Kühlmitteldurchgang 31 im mittleren Bereich seines Querschnitts. Der Kühlmitteldurchgang 31 hat eine wellenförmige Seitenwand und ist mit einer Vielzahl von Rippen 32 versehen, die 2 mm tief und unter Winkeln von 30° angeordnet sind. Die Verstärkungselemente 4 bestehen aus rostfreiem Stahl und sind mit einem wärmeleitenden Material 5 aus Kupfer oder dergleichen überzogen. Das Paar von Verstärkungselementen
4 ist mit dem Stabilisator 3 mit Silberlot oder eine Elektronenstrahlschweißung verbunden, so daß eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufrechterhalten werden kann. Das kombinierte Bauelemente aus Stabilisator 3 und Verstärkungsteilen 4 wird mit dem Paar von zusammengesetzten supraleitenden Drähten 2 durch Silberlot, Elektronenstrahlschweißung oder dergleichen verbunden, so daß eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit erhalten werden kann. Das Verhältnis der Kühlmitteldurchgangs-Querschnittsflache zur gesamten Querschnittsfläche des Supraleiters beträgt 1 bis 8,3 %, und das Verhältnis zwischen der Umfangslänge der Kühlmitteldurchgangswand in Kontakt mit einem Kühlmittel und der Querschnittsfläche des Kühlmittel durch ganges beträgt 26,4 cm . Anschließend wurde die Stabilität für den Fall untersucht, daß man überkritisches Helium bei
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einer Temperatur von 5 K und unter einem Druck von 8 Bar mit einer Durchflußrate von 5 g/s durch den Kühlmitteldurchgang des Supraleiters fließen läßt, während man einen Spulenstrom von 20 kA durch einen paraleitenden Teil fließen läßt. Im Ergebnis hat der oben angegebene Stabilisationsparameter α den Wert 0,75, und es ist bekannt, daß der Supraleiter dann stabilisiert ist. Wenn der Druckverlust des Kühlmitteldurchganges anschließend ermittelt wird, so beträgt er 2,6 Bar auf einer Durchgangslänge von 1 km. Der überkritische Zustand wird in zufriedenstellender Weise auch am Auslaßteil des Durchganges gehalten, und es wird ein genügend ausreichender Wert für die Durchgangslänge einer supraleitenden Spule großer Abmessungen geliefert. Es stellt sich außerdem heraus, daß die Stromdichte des gesamten Leiters einschließlich des 2
Kühlmitteldurchganges 41,4 A/mm bei einem Magnetfeld von 12 T beträgt und bei einem Supraleiter dieser Art hoch sein kann.
Nachstehend wird eine andere Ausführungsform unter Bezugnahme auf Figur 2 näher erläutert. Der Supraleiter hat dabei einen Kühlmitteldurchgang, der aus einer großen Anzahl von unterteilten parallelen Durchgängen besteht. Die Querschnittsabmessungen und näheren Angaben des Supraleiters 1A gemäß Figur 2 sind dieselben wie bei der Ausführungsform nach Figur 1.
Bei der Anordnung gemäß Figur 2 weist der Supraleiter 1A eine Vielzahl von zusammengesetzten supraleitenden Drähten 2A aus Nb3Sn, die jeweils mit einem Stabilisationsmaterial überzogen sind, eine Vielzahl von Stabilisatoren 3A mit jeweils einem Kühlmitteldurchgang 31A und eine Vielzahl von Verstärkungselementen 4A auf, die mit einem wärmeleitenden Material 5A überzogen sind. Der Stabilisator 3A und ein Paar der Verstärkungselemente 4A mit wärmeleitenden Material 5A auf beiden gegenüberliegenden Seiten sind durch Silberlot, Elektronenstrahlschweissung oder dergleichen verbunden und bilden eine Einheit 6. Die Einheit 6 ist sandwichartig mit
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einem Paar von zusammengesetzten supraleitenden Drähten 2A aus NbgSn angeordnet und mit denselben Verbindungsmitteln der beschriebenen Art verbunden.
Da der Supraleiter 1A in einige Teile unterteilt ist, so daß der Kühlmitteldurchgangskanal in vier Bereiche unterteilt ist, ist es leicht, die Umfangslänge des Kühlmitteldurchganges 31A in Kontakt mit der Durchgangswand 32A groß im Vergleich zum Querschnitt des Kühlmitteldurchganges 31A zu machen. Die Innenoberfläche der Durchgangswand 32A ist mit unebenen Teilen mit einem Radius von 0,5 mm versehen.
Infolgedessen erreicht das Verhältnis der Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges 31A, die im Gesamtquerschnitt des Supraleiters 1A eingenommen wird, einen Wert von 6,2 %, und das Verhältnis zwischen der gesamten Umfangslänge der Kühlmitteldurchgangswand 32A ist Kontakt mit dem Kühlmittel und der Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges 31A hat einen Wert von 33,5 cm . Als nächstes wurde die Stabilität des Supraleiters 1A unter den gleichen Bedingungen wie oben untersucht. Im Ergebnis erhielt man einen Stabilisationsparameter α mit einem Wert von 0,57, wobei sich der Supraleiter 1A als stabiler erwies als der Supraleiter 1 der oben beschriebenen Bauform. Andererseits erreichte der Druckverlust des Kühlmitteldurchganges 31A einen Wert von 2,9 Bar bei einer Durchgangslänge von 500 m. Der überkritische Zustand wird in zufriedenstellender Weise auch am Auslaßteil des Durchganges aufrechterhalten und es wird ein genügend ausführbarer Wert für die Durchgangslange der supraleitenden Spule großer Abmessungen erreicht. Außerdem stellte sich heraus, daß dann, wenn die Stabilisierungsbedingungen die gleichen sind wie bei der ersten Ausführungsform, die Stromdichte des gesamten Supraleiters 1A einschließlich der Kühlmitteldurchgänge 31A einen Wert von 46,6 A/mm bei einem Magnetfeld von 12 T erreicht und damit höher liegt als beim Supraleiter 1.
Als nächstes werden bei einem Niobium-Zinn (Nb^Sn) Supra-
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leiter, der die selben Querschnittsabmessungen wie die obigen beiden Ausführungsformen aufweist/ die Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges und die Umfangslänge des Kühlinitteldurchganges in Kontakt mit der Durchgangswand sowie die Stabilität des Supraleiters und der Druckverlust des Kühlmitteldurchganges untersucht. Der Aufbau des Supraleiters ist dabei so gewählt, daß die Querschnittsflächen des aus zusammengesetzten supraleitenden Drähten aus Niobium-Zinn (NboSn) und der Verstärkungselemente konstant gehalten werden und daß die Zunahme oder die Abnahme der Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges durch die Zunahme oder Abnahme der Querschnittsfläche des Stabilisationsmaterials eingestellt wird.
Figur 3 zeigt die Stabilisationsparameter α der entsprechenden Supraleiter, die unter den-selben Bedingungen wie bei den obigen beiden Ausführungsformen erhalten wurden. Wenn das Verhältnis (vgl. Abszissenachse) zwischen der Umfangslänge des Kühlmitteldurchganges in Kontakt mit der Durchgangswand und der Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges zunimmt, wird der Stabilisationsparameter α (vgl. Ordinatenachse) in sämtlichen Fällen kleiner, d.h. in den Fällen, wo die Verhältnisse der Querschnittsfläche des im Gesamtquerschnitt des Supraleiters eingenommenen Kühlmitteldurchganges in den Kurven 7, 8, 9 und 10 die Werte 4 %, 10 %, 16 % bzw. 22 % haben, so daß die Supraleiter stabilder wurden. Ob jedoch das Verhältnis der Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges, die im Gesamtquerschnitt des Supraleiters eingenommen wird, zu klein oder zu groß ist, verschlechtert sich die Stabilität. :
Andererseits wird, wie in Figur 4 dargestellt, wo die Kurven 7A, 8A und 9A Durchgangs-Querschnittsanteilen von 9 %, 10 % bzw. 16 % entsprechen, die Durchgangslänge (vgl. Ordinatenachse) zu dem Zeitpunkt, wenn der Druckverlust jedes Supraleiters 4 Bar beträgt, extrem kurz, wenn das Verhältnis der Querschnittsflache des im Gesamtquerschnitt des Supraleiters eingenommenen Kühlmitteldurchganges kleiner als
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4 % wird; dabei hat sich herausgestellt, daß ein derartiger Kühlmitteldurchgang kompliziert und ungeeignet für ein Kühlsystem einer supraleitenden Spule großer Abmessungen ist. Beim vorliegenden Beispiel werden die Qurschnittsabmcssungon der Supraleiter auf den-selben Werten gehalten. Wenn jedoch die Stabilisationsparameter α gleich gemacht werden, werden die Querschnittsabmessungen eines Supraleiters kleiner, wenn das Verhältnis (vgl. Abszissenachse) zwischen der Umfangslänge des Kühlmitteldurchganges in Kontakt mit der Durchgangswand und der Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges zunimmt, und es kann die Stromdichte einer supraleitenden Spule in diesem Maße höher werden.
Die vorstehenden Beispiele sind unter der Annahme erläutert worden, daß die Querschnittsabmessungen der Supraleiter, das Material der zusammengesetzten supraleitenden Drähte, die Querschnittsfläche des Verstarkungseleinont.es, die spezifischen Angaben des Supraleiters, die Kühlbedingungen usw. fest sind. Auch wenn jedoch diese numerischen Werte und speziellen Angaben bei Supraleitern großer Abmessungen und starker Felder sich ändern, so werden die Wirkungen bei den beschriebenen Ausführungsformen nicht wesentlich beeinträchtigt. Obwohl zur Vereinfachung der Erläuterung Nb .,Sn als Material für die supraleitenden Drähte oder Leiter angenommen worden ist, können selbstverständlich auch andere supraleitende Materialien im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden, wie z.B. Vanadium-Gallium und Niobium-Titan.
Gemäß der Erfindung ist der Aufbau eines Supraleiters mit Innenkühlung einfach, und das Verhältnis zwischen der gesamten Umfangslänge eines Kühlmitteldurchganges in Kontakt mit einer Rohrwand und die gesamte Querschnittsfläche dos Kühlmitteldurchganges können groß gemacht werden, so daß eine supraleitende Spule großer Abmessungen hergestellt werden kann, die eine gute gleichmäßige Kühlung aufweist, eine hohe Stromdichte besitzt und bei der die Länge dos Kühl mi 1töl durchganges groß ist. Dies kann die Abmessungen ei nor .supraleitenden Spule mit Innenkühlung großer Abmessung und für
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starke Felder verkleinern; außerdem wird das Kühlsystem einschließlich der Verbindung des Kühlmitteldurchganges usw. vereinfacht, so daß der wirtschaftliche Effekt groß ist.
Zusammenfassend wird somit ein Supraleiter mit einem Kühlmitteldurchgang im inneren Bereich angegeben, um den Supraleiter mit einem im Kühlmitteldurchgang hindurchfließenden Kühlmittel zu kühlen. Der Kühlmitteldurchgang ist in einem Bereich aus stabilisierendem Material in der Weise ausgebildet, daß die Innnenwand des Kühlmitteldurchganges wellenförmig ist, wobei das Verhältnis der Querschnittsfläche des im Querschnitt des Supraleiters eingenommenen Kühlmitteldurchganges 4 bis 22 % beträgt, während das Verhältnis der Umfangslänge zur Querschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges größer als 25 cm ist.
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ORJGJNAL JNSPECTED
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Claims (7)

  1. MARIAHILFPLATZ 2 4 3, MÜNCHEN 90 "3 Π / 9 1 Π *)
    POSTADRESSE: POSTFACH Θ5 01 6O, D-8OOO MÖNCHEN OCS
    HITACHI, LTD. 7. November 1980
    DEA-25 332
    Supraleiter
    PATENTANSPRÜCHE
    L1.J Supraleiter mit Innenkühlung, mit einem in Längsrichtung des Supraleiters verlaufendem Kühlmitteldurchgang, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis der Gesamtumfangslänge des Kühlmitteldurchganges (31) in Kontakt mit einem Kühlmittel zu der Gesamtquerschnittsfläche des Kühlmitteldurchganges (31) größer als 25 cm ist und daß die Gesamtquerschni-tsfläche mindestens 4 % der Gesamtquerschnittsfläche des Supraleiters ausmacht.
  2. 2. Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtquerschnittsflache dos Kühlmitteldurchganges (31) 4 bis 22 % der GesamtquerschnitIsflache des Supraleiters (1) ausmacht.
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    ORIGINAL INSPECTED
    COPY
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  3. 3. Supraleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmitteldurchgang aus mindestens zwei parallelen Durchgängen besteht.
  4. 4. Supraleiter mit Innenkühlung, mit einem in Längsrichtung des Supraleiters verlaufenden Kühlmitteldurchgang, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens zwei zusammengesetzte supraleitende Drähte (2) parallel zueinander mit einem Abstand zwischen ihnen angeordnet sind, daß mindestens ein Stabilisator zwischen den zusammengesetzten supraleitenden Drähten (2) angeordnet und mit ihnen verbunden i st,
    und daß der Kühlmitteldurchgang (31) vom Stabilisator (3) im mittleren Bereich des Stabilisators (3) gebildet wird und wellenförmige Seitenwände aufweist, wobei das Verhältnis der ümfangslänge der Seitenwand des Kühlmitteldurchganges (31) zur Querschnittsfläche des Supraleiters (1) größer als 25 cm ist, während die Querschnittsfläche des von der Seitenwand gebildeten Kühlmitteldurchganges (31) einen Wert von 4 bis 22 % des Gesamtquerschnitts des Supraleiters (1) ausmacht.
  5. 5. Supraleiter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Paar von Verstärkungselementen (4), die jeweils zwischen den zusammengesetzten supraleitenden Drähten
    (2) angeordnet und mit den Stabilisatoren (3) und zusammengesetzten supraleitenden Drähten (2) verbunden sind.
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  6. 6. Supraleiter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die wellenförmige Seitenwand des Kühlmitteldurchganges (31) mit einer Vielzahl von Rippen mit einem Winkel von 60° an den Spitzen versehen ist.
  7. 7. Supraleiter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Stabilisatoren (3) mit den Verstärkungselementen (4) zwischen zusammengesetzten supraleitenden Drähten oder Leitern (2) angeordnet ist.
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Applications Claiming Priority (1)

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JP14779079A JPS5671212A (en) 1979-11-16 1979-11-16 Superconductor

Publications (1)

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SU (1) SU1199208A3 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56112011A (en) * 1980-02-12 1981-09-04 Japan Atomic Energy Res Inst Composite superconductor
JPS599809A (ja) * 1982-07-09 1984-01-19 株式会社日立製作所 超電導導体
US5248656A (en) * 1987-04-06 1993-09-28 Hewlett-Packard Company Method of making superconductor wires, or capillaries
US5132487A (en) * 1989-02-20 1992-07-21 Hoersch Robert C Superconductor transmission line
US5620798A (en) * 1995-05-17 1997-04-15 The Babcock & Wilcox Company Aluminum stabilized superconductor supported by aluminum alloy sheath

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1440838A1 (de) * 1963-07-27 1969-03-27 Bbc Brown Boveri & Cie Stromschiene mit vergroesserter Oberflaeche
NL132696C (de) * 1966-05-20
FR1503956A (fr) * 1966-10-20 1967-12-01 Comp Generale Electricite Structure de câble électrique cryogénique
DE2113597B2 (de) * 1971-03-20 1978-03-09 Kabel- Und Metallwerke Gutehoffnungshuette Ag, 3000 Hannover Tieftemperaturkabel,insbesondere fuer die UEbertragung hochgespannter Gleich- oder Wechselstroeme
US4039740A (en) * 1974-06-19 1977-08-02 The Furukawa Electric Co., Ltd. Cryogenic power cable
CH597677A5 (de) * 1975-04-09 1978-04-14 Siemens Ag
CH604332A5 (de) * 1975-12-15 1978-09-15 Bbc Brown Boveri & Cie
JPS5457994A (en) * 1977-10-18 1979-05-10 Kobe Steel Ltd Superconductor

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