KR20240040771A

KR20240040771A - 광학 섬유 퀀치 검출기

Info

Publication number: KR20240040771A
Application number: KR1020247005948A
Authority: KR
Inventors: 에리카 살라자르; 자카리 하트윅
Original assignee: 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지
Priority date: 2021-08-06
Filing date: 2022-08-05
Publication date: 2024-03-28
Also published as: EP4381259A1; WO2023014965A1; CA3226661A1

Abstract

고온 초전도체(HTS) 케이블은 상기 HTS 케이블의 길이를 따라 연장하는 적어도 하나의 HTS 테이프 스택; 및 상기 HTS 케이블을 따라 연장하는 적어도 하나의 광학 섬유를 포함한다. 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 적어도 하나의 HTS 테이프 스택의 퀀치를 검출하기 위해 상기 HTS 케이블의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가진다.

Description

광학 섬유 퀀치 검출기

본 출원의 청구항은 2021년 8월 6일에 출원된 “Fiber Optic Quench Detection”이라는 명칭의 미국 임시출원 제63/230,302호에 대해 35 U.S.C. § 119(e)에 따라 우선권을 주장하며, 그 전체는 본 명세서에 참조로서 통합된다.

초전도체(superconductor)들은 임계 온도 이하에서 전류에 대한 전기 저항이 없는("초전도성"인) 재료(material)들이다. 많은 초전도체들에 있어서, 임계 온도는 30 K 미만이어서, 초전도 상태(superconducting state)에서 이러한 재료들의 작동이 액체 헬륨 또는 초임계 헬륨에 의해 달성될 수 있는 상당한 냉각을 통해 수행되게 한다.

일부 실시예들은 고온 초전도체(HTS; high temperature superconductor) 케이블에 관한 것이다. 상기 HTS 케이블은 상기 HTS 케이블의 길이를 따라 연장하는 적어도 하나의 HTS 테이프 스택(tape stack); 및 상기 HTS 케이블을 따라 연장하는 적어도 하나의 광학 섬유(optical fiber)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 적어도 하나의 HTS 테이프 스택의 퀀치(quench)를 검출(detect)하기 위해 상기 HTS 케이블의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자(grating)들을 가진다.

일부 실시예들에서, 상기 HTS 케이블은 상기 적어도 하나의 HTS 테이프 스택의 주위에 있는 재킷(jacket)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 재킷은 구리를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 HTS 케이블은 상기 재킷에 있는 적어도 하나의 그루브(groove)를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 적어도 하나의 그루브 내에 배치된다. 일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 그루브는 상기 재킷의 외부 표면에 있다. 일부 실시예들에서, 상기 HTS 케이블은 상기 적어도 하나의 그루브 안에 있는 접착제를 더 포함하고, 상기 접착제는 상기 적어도 하나의 광학 섬유를 상기 적어도 하나의 그루브 내에 고정한다.

일부 실시예들에서, 상기 HTS 케이블은 포머(former)를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 HTS 테이프 스택은 상기 포머의 그루브 내에 있다. 일부 실시예들에서, 상기 포머는 구리를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 복수의 격자들은 피버 브래그 격자(fiber Bragg grating)들이다.

일부 실시예들에서, 상기 복수의 격자들의 격자들은 상기 HTS 케이블의 손상이 발생하기 전에 상기 HTS 케이블 내의 전류가 감소될 수 있을 정도로 충분히 짧은 시간 내에 퀀치를 검출하기 위한 적합한 거리를 두고 서로 이격된다.

일부 실시예들은 케이블에 관한 것이고, 상기 케이블은: 포머로서, 상기 포머의 길이를 따라 연장하는 개구부(opening)를 가지고 HTS 재료를 수용(accept)하도록 구성된 상기 포머; 상기 포머의 상기 개구부의 적어도 일부분에 배치되는 HTS 재료; 및 상기 포머의 주위에 배치되고 상기 HTS 재료의 적어도 일부분에 근접하여 상기 포머의 길이를 따라 연장하는 광학 섬유를 포함하고, 상기 포머의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가지고 있는 상기 광학 섬유를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 포머의 상기 개구부는 상기 포머의 외부 표면에서 상기 포머의 길이를 따라 연장하는 채널(channel)로서 제공되고; 및 상기 HTS 재료는 상기 채널의 적어도 일부분에 배치되는 HTS 테이프 스택으로 제공된다.

일부 실시예들에서, 상기 케이블은 상기 HTS 테이프 스택의 적어도 일부분의 주위에 배치되는 전도체를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 전도체는 구리를 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 전도체는 내부에 제공되는 적어도 하나의 그루브를 가지도록 제공되고, 상기 광학 섬유는 상기 적어도 하나의 그루브에 배치된다.

일부 실시예들에서, 상기 포머의 상기 개구부는 상기 포머의 복수의 개구부들 중 첫번째 것이고, 각각의 개구부가 상기 포머의 길이를 따라 연장하며 HTS 재료를 수용하도록 구성되고; HTS 재료는 상기 포머의 상기 복수의 개구부들 중 적어도 일부분에 배치되고; 및 상기 광학 섬유는 상기 포머 주위에 배치된 복수의 광학 섬유들 중 첫번째 것이고 상기 HTS 재료의 적어도 일부분에 근접하여 상기 포머의 길이를 따라 연장하며, 각각의 상기 복수의 광학 섬유들은 상기 포머의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가진다.

일부 실시예들에서, 상기 포머의 상기 개구부들은 상기 포머의 외부 표면에서 상기 포머의 길이를 따라 연장하는 채널들로 제공되고; 상기 HTS 재료는 상기 채널의 적어도 일부분에 배치되는 HTS 테이프 스택으로 제공된다.

일부 실시예들에서, 상기 케이블은 상기 HTS 테이프 스택의 적어도 일부분의 주위에 배치되는 전도체를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 전도체는 구리를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 케이블은 상기 전도체에 적어도 하나의 광학 섬유 그루브를 더 포함하고, 상기 복수의 광학 섬유 중 적어도 하나는 상기 광학 섬유 그루브 내에 배치된다.

일부 실시예들에서, 상기 전도체는 적어도 하나의 광학 섬유 그루브를 더 포함하고; 및 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 적어도 하나의 광학 섬유 그루브 내에 배치된다.

일부 실시예들에서, 상기 전도체는 복수의 광학 섬유 그루브들을 가지도록 제공되고; 및 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 복수의 광학 섬유 그루브들의 각각에 배치된다.

일부 실시예들에서, 상기 케이블은 광학 섬유를 고정하기 위해 상기 복수의 광학 섬유 그루브들 안에 있는 접착제를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 복수의 격자들은 피버 브래그 격자들이다.

일부 실시예들에서, 상기 복수의 격자들은 상기 케이블의 손상이 발생하기 전에 상기 케이블 내의 전류가 감소될 수 있을 정도로 충분히 짧은 시간 내에 퀀치를 검출하기 위한 적합한 거리를 두고 서로 이격된다.

일부 실시예들에서, 상기 케이블은 핵융합 에너지(fusion energy) 시스템, 자기 공명 영상(magnetic resonance imaging) 시스템, 핵 자기 공명(nuclear magnetic resonance) 시스템, 모터; 전력 전달(power transmission) 시스템; 또는 입자 가속기(particle accelerator) 중 적어도 하나에 사용된다.

일부 실시예들은 케이블에 관한 것이고, 상기 케이블은: 상기 케이블의 길이를 따라 연장하는 HTS 재료; 및 상기 케이블의 길이를 따라 연장하는 복수의 광학 섬유들을 포함하고, 상기 복수의 광학 섬유들 중 적어도 일부는 상기 HTS 재료에 근접하고 상기 복수의 광학 섬유들 중 적어도 일부는 광학 섬유의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가지고 있다.

일부 실시예들에서, 상기 케이블은 위에 배치된 전도체를 더 포함하고 상기 복수의 광학 섬유들은 상기 전도체 안에 매립된다(embedded). 어떤 실시예들에서, 상기 전도체는 복수의 그루브들을 가지도록 제공되고, 각각의 상기 복수의 광학 섬유들은 각각의 상기 그루브들에 배치된다.

일부 실시예들에서, 상기 케이블은 핵융합 에너지 시스템, 자기 공명 영상 시스템, 핵 자기 공명 시스템, 모터; 전력 전달 시스템; 또는 입자 가속기 중 적어도 하나에 사용된다.

일부 실시예들에서, 상기 HTS 재료는 적어도 하나의 HTS 테이프 스택을 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 복수의 광학 섬유들의 상기 복수의 격자들은 상기 HTS 재료의 퀀치를 검출하기 위해 상기 케이블의 길이를 따라 서로 이격된다.

일부 실시예들은 케이블에 관한 것이고, 상기 케이블은: 복수의 HTS 구성요소(component)들; 상기 케이블을 따라 연장하는 복수의 전기 전도성 세그먼트(segment)들로서, 상기 복수의 HTS 구성요소들 중 하나를 포함하는 각각의 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들; 복수의 전기 전도성 세그먼트들의 인접한 전기 전도성 세그먼트들 사이에 정렬되어 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들을 서로 전기적으로 절연시키는 전기적 절연 재료; 및 상기 케이블의 길이를 따라 연장하는 적어도 하나의 광학 섬유로서, 상기 케이블 내의 퀀치 이벤트(quench event)를 검출하기 위해 상기 적어도 하나의 광학 섬유의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가지는 상기 적어도 하나의 광학 섬유를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중 하나에 배치된다.

일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중 둘 이상에 배치된다.

일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 각각에 배치된다.

일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중 하나에 배치된 복수의 광학 섬유들을 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 복수의 광학 섬유들을 포함한다; 및 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중 둘 이상은 적어도 두 개의 광학 섬유들을 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 복수의 광학 섬유들을 포함하고, 복수의 광학 섬유들은 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중 각각에 배치된다.

일부 실시예들에서, 상기 케이블은 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 위에 배치된 전도체를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 전도체 안에 매립된다.

일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 복수의 광학 섬유들에 대응하고; 상기 케이블은 유사한(like) 복수의 그루브들을 가지도록 제공되고; 및 상기 복수의 광학 섬유들의 각각은 상기 복수의 그루브들의 각각에 배치된다.

일부 실시예들에서, 상기 케이블은 핵융합 에너지 시스템, 자기 공명 영상 시스템, 핵 자기 공명 시스템, 모터, 전력 전달 시스템, 및/또는 입자 가속기 중 적어도 하나에 사용된다.

일부 실시예들은 HTS 케이블의 길이를 따라 연장하는 적어도 하나의 HTS 테이프 스택을 가진 HTS 케이블용 퀀치 검출 시스템에 관한 것이다. 상기 퀀치 검출 시스템은: 상기 HTS 케이블을 따라 연장하는 적어도 하나의 광학 섬유로서, 상기 적어도 하나의 HTS 테이프 스택의 퀀치를 검출하기 위한 상기 HTS 케이블의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가진 상기 적어도 하나의 광학 섬유; 상기 적어도 하나의 광학 섬유를 밝히도록 구성된 광원; 상기 광학 섬유로부터 빛을 검출하도록 구성된 광학 검출기(optical detector); 및 상기 광학 검출기에 의해 검출된 빛을 사용하여 상기 복수의 격자들 중 하나 이상의 온도를 센싱(sense)하도록 구성된 회로망(circuitry)을 포함한다.

일부 실시예들은 고온 초전도체(HTS) 케이블의 길이를 따라 연장하는 적어도 하나의 HTS 테이프 스택을 가진 HTS 케이블용 퀀치 검출 시스템에 관한 것으로, 퀀치 검출 시스템은: 상기 HTS 케이블을 따라 연장하는 적어도 하나의 광학 섬유로서, 상기 적어도 하나의 광학 섬유의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가진 상기 적어도 하나의 광학 섬유; 상기 적어도 하나의 광학 섬유를 밝히도록 구성된 광원; 상기 적어도 하나의 광학 섬유로부터 빛을 검출하도록 구성된 광학 검출기; 및 상기 광학 검출기에 의해 검출된 빛을 사용하여 상기 복수의 격자들 중 하나 이상의 온도를 센싱하도록 구성된 회로망을 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 퀀치 검출 시스템은 핵융합 에너지 시스템, 자기 공명 영상 시스템, 핵 자기 공명 시스템, 모터; 전력 전달 시스템; 또는 입자 가속기 중 적어도 하나에 사용된다.

다양한 양태(aspect)들과 실시예들이 다음 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들은 축척에 맞추어서 그려진 것은 아니라는 점을 인식해야 한다. 도면들에서, 다양한 도면들에서 도시되는 동일하거나 거의 동일한 각각의 구성요소는 동일한 부호로 표시된다. 명확성을 위해, 모든 도면에 모든 구성요소가 표시되지는 않을 수 있다.
도 1은 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, 초전도 재료에서 퀀치 이벤트를 검출하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2a는 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, 광학 섬유 안의 피버 브래그 격자(FBG)의 개략도이다.
도 2b는 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, FBG의 반사된 빛의 파장의 변화를 온도에 대한 함수로 도시한 것이다.
도 3a는 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, 다수의 FBG들을 가지는 광학 섬유의 개략도이다.
도 3b는 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, 다수의 FBG들을 가지는 광학 섬유로부터 분해된 반사 스펙트럼들을 도시한 도표이다.
도 3c는 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, 다수의 FBG들을 가지는 광학 섬유로부터 결합된 반사 스펙트럼을 도시한 도표이다.
도 4a는 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, 퀀치를 경험하는(experience) 고온 초전도 구성요소인 ULFBG를 포함하는 광학 섬유를 포함한 고온 초전도 구성요소의 개략도이다.
도 4b는 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, 도 3a의 고온 초전도 구성요소에서 퀀치의 위치에 대하여 다른 부분에 배치된 FBG들로부터의 입사 및 반사 스펙트럼들을 나타낸 것이다.
도 5a와 5b는 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, 고온 초전도체(HTS) 케이블의 모습을 나타낸 것이다.
도 6은 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, HTS 테이프 스택의 투시도이다.
도 7a는 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, 퀀치 검출을 위한 광학 섬유들을 포함하는 HTS 케이블의 단면도이다.
도 7b는 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, 도 5C의 광학 섬유들의 확대도이다.
도 8은 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, 퀀치를 야기하는 열을 가했을 때 FBG와 ULFBG 응답들 및 전압 응답들을 도시한 도표이다.
도 9는 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에 따른, 예시적인 컴퓨팅 장치(computing device)의 개략도이다.

본 명세서는 광학적으로 초전도체에서 퀀치 이벤트를 검출하기 위한 기술들에 대해서 설명한다. 이러한 기술들은 퀀치 이벤트를 나타내는 초전도체의 온도 변화를 검출하기 위해 광학 섬유의 온도 측정법(thermometry)을 사용하는 것을 포함한다. 초전도체는 HTS 재료와 HTS 케이블의 길이를 따라 연장하는 하나 이상의 광학 섬유들을 포함하는 고온 초전도체(HTS) 케이블일 수 있다. 광학 섬유들은 광학 섬유들의 길이를 따라 정렬된(arranged) 복수의 브래그 격자들(Bragg gratings)을 포함할 수 있다. 광원이 광학 섬유들을 밝힐 수 있고, 광학 검출기가 광학 섬유들로부터 반사광 또는 투과광을 검출할 수 있다. 검출된 빛의 스펙트럼들에 기초하여, 하나 이상의 상기 브래그 격자들의 위치(들)에서 온도 변화가 결정될(determined) 수 있다.

초전도체는 임계 온도 미만에서 전류에 대한 전기 저항이 없는 ("초전도성") 재료이다. 초전도체들은 일반적으로 30 K 미만에서 임계 온도를 가지고 액체 헬륨을 사용하여 냉각되는 저온 초전도체(LTS; low temperature superconductor)들과 77 K 촤과하여 임계 온도를 가지고 액체 질소를 사용하여 냉각되는 고온 초전도체(HTS)들을 포함한다. LTS와 HTS 재료 모두 핵융합 에너지, 고효율 모터, 고효율 전력 전달, 자기 공명 영상(MRI; magnetic resonance imaging), 핵 자기 공명(NMR; nuclear magnetic resonance) 및 고자기장 입자 가속기(high-field particle accelator)들에 응용되고 있다.

초전도 상태를 유지하기 위해, 초전도 재료는 임계 온도 미만의 온도를 유지해야만 한다. 그러나, 국부적인(localized) 에너지 손실(예를 들어, 초전도체 내에서 전류의 흐름으로 인한)은 국부적인 열을 야기할 수 있고, 이는 제어되거나 검출되지 않으면 초전도체 전체가 초전도 상태로부터 저항이 존재하는 일반적인 상태로 전환("퀀치")시키는 열폭주(thermal runaway) 이벤트를 야기할 수 있다. 퀀치 이벤트는 초전도 장치의 가동 중단 시간뿐만 아니라 초전도 장치의 손상까지 초래할 수 있다.

퀀치의 위험을 완화(mitigate)하기 위해, 퀀치 검출 및 보호 시스템들이 퀀치 이벤트를 빠르게 검출하고 초전도체로부터 모든 전류와 저장된 에너지를 제거함으로써 손상을 방지하거나 완화하는 데 사용된다. 종래의 퀀치 검출 시스템들을 일반적으로 초전도체 내에서 국부적인 전압 상승 검출에 의존한다. 그러나, 이러한 전압 기반 퀀치 검출 시스템들은 전자기 유도에 의하여 야기되는 노이즈(noise)에 의해 영향을 받아 거짓 양성 반응(false positive)들과 초전도체로부터 저장된 에너지의 불필요한 덤핑(dumping)이 발생할 수 있고, 이는 장치의 가동 중단 시간의 증가 및/또는 장치 손상의 위험을 증가시킬 수 있다. 전압 기반 퀀치 검출 시스템들의 전자기 감도(electromagnetic sensitivity)는 잦은 전자기 간섭(electromagnetic interference)을 경험하는 환경(environment)들에서 시스템들을 특히 어렵게 만든다. 이러한 환경의 한 예로 토카막(tokamak) 융합 환경을 들 수 있는데, 전압 기반 퀀치 검출 시스템과 간섭할 수 있는 크고 잦은 전압 신호들이 주위의 자석들과 플라즈마에 의하여 발생하는 곳이다. 게다가, 전압 기반 퀀치 검출 시스템들은 초전도체와 접촉하기 위해 고전압 절연을 통과(pass through)하는 다수의 전압 탭(voltage tap)들을 필요로 한다. 그러므로 각각의 전압 탭은 초전도체의 전기적 절연의 파괴를 일으키고, 이는 아크(arcing)나 단락(shorting)과 같은 전기적 부작용의 위험을 증가시킨다.

본 발명자들은 광학 시스템들이 전자기 간섭에 대해 민감하지 않으며 더욱 견고하고 정확한 광학 기반(optics-based) 퀀치 검출 시스템들을 개발하는 데 사용될 수 있다는 것을 인식하고 인정했다. 이러한 광학 기반 퀀치 검출 시스템들은 초전도체 안 또는 인접한 곳에 광학 섬유의 케이블을 매립하여 퀀치 이벤트들을 검출하기 위해 광학 섬유들의 온도 및 변형률(strain) 반응을 측정하는 광학 섬유의 온도 측정법을 사용할 수 있다. 이러한 광학 기반 퀀치 검출 시스템들에 사용되는 광학 섬유들은 피버 브래그 격자들(FBGs)이나 초-장피버 브래그 격자들(ULFBGs; ultra-long fiber Bragg gratings)과 같은 다수의 브래그 격자들을 포함할 수 있고, 브래그 격자들에 입사하는 모든 빛의 일부를 반사하도록 구성된다. 반사광의 스펙트럼들은 브래그 격자들에 의해 경험되는 온도 및/또는 변형률에서 변화를 나타낼 수 있어서 반사광의 스펙트럼들을 분석함으로써 퀀치 이벤트가 검출될 수 있다.

따라서, 본 발명자들은 초전도 재료들과 적어도 하나의 광학 섬유를 포함하는 케이블들을 발명했다. 일부 실시예들에서, 초전도 재료들은 HTS 케이블의 길이를 따라 연장하는 HTS 재료들을 포함한다. 일부 실시예들에서, HTS 재료는 케이블의 길이를 따라 연장하는 적어도 하나의 HTS 테이프 스택에 배치될 수 있다. HTS 테이프 스택은 HTS 재료의 세그먼트들과 HTS 세그먼트들을 서로 전기적으로 절연시키기 위해 인접한 HTS 세그먼트들 사이에 정렬된 전기적 절연 재료를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 케이블은 케이블의 길이를 따라 연장하는 개구부를 가진 포머를 포함할 수 있다. HTS 재료는 포머의 개구부의 적어도 일부분에 배치될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 HTS 테이프 스택이 포머의 개구부의 적어도 일부분에 배치될 수 있다.

일부 실시예들에서, 케이블은 케이블의 길이를 따라 연장하는 하나 이상의 광학 섬유들을 더 포함할 수 있다. 광학 섬유들은 케이블의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 포함할 수 있다. 광학 섬유들은 케이블 안의 초전도 재료의 퀀치를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학 섬유들은 HTS 재료에 근접하여 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학 섬유들은 포머의 주위에 배치될 수 있다.

본 발명자들은 추가로 초전도 재료의 퀀치 이벤트를 검출하기 위한 퀀치 검출 시스템을 개발했다. 일부 실시예들에서, 초전도 재료는 HTS 케이블의 길이를 따라 연장하는 적어도 하나의 HTS 테이프 스택을 포함하는 HTS 케이블이다. 일부 실시예들에서, 퀀치 검출 시스템은 초전도 재료의 길이를 따라 연장하는 적어도 하나의 광학 섬유를 포함하고, 적어도 하나의 광학 섬유는 초전도체의 길이를 따라 서로 이격되는 격자들(예를 들면, FBGs, ULFBGs)을 포함한다.

일부 실시예들에서, 퀀치 검출 시스템은 광학 섬유를 밝히도록 구성된 광원, 광학 섬유로부터 빛을 검출하도록 구성된 광학 검출기, 및 광학 검출기에 의해 검출된 빛을 사용하여 광학 섬유의 격자들 중 하나 이상의 온도를 센싱하도록 구성된 회로망을 추가로 포함한다. 일부 실시예들에서, 광원, 광학 검출기, 및/또는 회로망은 단일한 하우징(housing) 내에 배치되는 것처럼 하나의 장치로 결합할 수 있다.

다음은 퀀치 검출을 위한 기술들과 관련된 다양한 개념들 그리고 실시예들에 대한 보다 상세한 설명이다. 본 명세서에서 설명된 다양한 양태들은 임의의 많은 방법으로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 특정한 구현들의 예시들이 본 명세서에 오직 예시적인 목적들로만 제공되었다. 또한, 다음의 실시예들에서 설명된 다양한 양태들은 단일하여 또는 임의로 결합하여 사용될 수 있고 본 명세서에서 명시적으로 설명된 조합들만으로 한정되지 않는다.

도 1은 본 명세서에서 설명된 일부 실시예에 따른, 초전도 재료에서 퀀치 이벤트를 검출하기 위한 시스템(100)의 개략도이다. 도 1의 예시적인 예시에서, 시스템(100)은 초전도체(110), 광학 섬유(120), 광원(130), 광학 검출기(140), 회로망(150), 네트워크(160), 컴퓨팅 시스템(170)를 포함한다. 도 1의 시스템(100)은 예시적인 것이라는 점과 퀀치 검출 시스템은 하나 이상의 임의의 적합한 유형의 다른 구성요소들을 추가로 혹은 도 1에 도시된 구성요소들 대신하여 가질 수 있다는 점을 인식해야 한다. 예를 들어, 퀀치 검출 시스템 내에 존재하는 추가적인 컴퓨팅 시스템들(예를 들어, 둘 이상)이 있을 수 있다. 또 다른 예시로, 일부 실시예들에서, 광원(130), 광학 검출기(140), 및/또는 회로망(150)은 단일한 하우징 내에 배치되는 것처럼 하나의 장치로 결합할 수 있다.

일부 실시예들에서, 초전도체(110)는 임의의 적합한 초전도 재료일 수 있다. 예를 들어, 초전도체(110)는 LTS 및/또는 HTS 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 초전도체(110)는 모터, 전력 전달, MRI, NMR, 입자 가속기, 및/또는 핵융합 에너지 시스템들에 사용되는 초전도 전자석 및/또는 전력 전달 라인(line)을 형성하도록 정렬될 수 있다. 일부 실시예들에서, 초전도체(110)는 본 명세서의 도 5a와 5b에서 상세히 설명된 바와 같이 하나 이상의 HTS 테이프 스택들을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 광학 섬유(120)는 초전도체(110)와 열 접촉(thermal contact)할 수 있다. 예를 들어, 광학 섬유(120)는 초전도체(110)에 근접하여 배치 및/또는 초전도체(110) 안에 매립될 수 있다. 도 1의 예시는 단일한 광학 섬유(120)만을 나타내고 있지만, 본 명세서에서 설명된 기술의 양태들은 이러한 측면(respect)에 제한되지 않는다는 점을 인식해야 한다. 일부 실시예들에서, 다수의 광학 섬유들이 있을 수 있다. 예를 들어, 2 내지 50, 2 내지 25, 2 내지 10, 또는 2 내지 7의 범위, 또는 이들 범위들 내의 임의의 범위 내의 다수의 광학 섬유들이 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 광학 섬유(120)는 광학 섬유(120)의 길이를 따라 배치된 다수의 격자들(122)을 포함할 수 있다. 격자들은 빛의 특정 파장들을 반사하고 다른 파장들을 투과하도록 구성된 회절 격자(diffraction grating)들일 수 있다. 예를 들어, 격자들(122)은 피버 브래그 격자들(FBGs)이거나 초-장피버 브래그 격자들(ULFBGs)일 수 있다. 도 1의 그림은 균등하게 배치된 네 개의 격자들(122)을 나타내지만, 본 명세서에서 설명된 기술의 양태들이 격자들(122)의 수나 간격에 제한되지 않는 것처럼, 균등하거나 불균등하게 배치된 네 개 이상의 격자들(122)이 있을 수 있다는 점을 인식해야 한다. 일부 실시예들에서, 격자들(122)은 초전도체(110) 또는 초전도체(110)를 하우징하는 장치의 다른 구성요소들을 손상시키기 전에 초전도체(110) 내에 저장된 에너지가 제거될 수 있을 정도로 충분히 짧은 시간 내에 퀀치 이벤트를 검출하기 위한 적합한 하나 이상의 거리들로 간격을 둘 수 있다.

도 2a는 FBG의 예시적인 예시를 나타낸다. 광섬유는 브래그 격자를 포함하고, 이는 광학 섬유의 특정한 길이에 걸쳐 광학 섬유 코어의 굴절률의 주기적 조절(periodic modulation)이다. 광대역의 빛(broadband light)이 브래그 격자로 방출되면 격자는 특정한 파장 성분인 만을 반사한다. 반사된 브래그 파장(Bragg wavelength)은 다음과 같다:

이때 는 코어의 유효 굴절률(effective refractive index)이고, 는 나노미터 단위로 나타낸 격자 주기(grating period)이다. FBG는 온도와 변형률에 민감하고, 이러한 파라미터들의 변화가 유효 굴절률과 격자 주기 모두에 미치는 영향으로 인해 브래그 파장의 변화로 이어진다.

도 2b는 본 명세서에서 설명된 일부 실시예에 따른, FBG의 반사된 빛의 파장의 변화를 온도에 대한 함수로 도시한 도표이다. 곡선(202)은 대략 10K의 온도에서 FBG들을 가지는 광학 섬유로부터의 반사광 스펙트럼이고, 곡선(214)은 대략 273K의 온도에서 광학 섬유로부터의 반사광 스펙트럼이다. 곡선(204)부터 곡선(212)까지는 이들 곡선들 사이에서 온도 증가에 따른 단일한 FBG의 반사광 스펙트럼들이다. 도 2b에서 볼 수 있듯이, 광학 섬유의 FBG들에 의해 반사되는 피크 파장(peak wavelength)은 온도에 따라 곡선(214)에서 보여지는 긴 값으로부터 곡선(202)에서 보여지는 짧은 값으로 변화한다.

일부 실시예들에서, 다수의 FBG들이나 ULFBG들은 광학 섬유(120) 안에 정렬될 수 있다. 예를 들어, 광학 섬유(120)는 격자들 사이에 1밀리미터 간격을 두고 배치된 일련의 9밀리미터 길이의 FBG들을 포함하여서 많은 FBG들은 하나의 긴 FBG처럼 동작할 수 있다. 이러한 ULFBG들은 광학 섬유 길이의 수 미터에 걸쳐서 온도 변화를 모니터링(monitor)하는 데 사용될 수 있다.

단일한 FBG의 반사 스펙트럼(reflected spectrum)이 단일한 피크를 나타내는 반면, ULFBG로 결합된 경우 반사 스펙트럼들은 더욱 복잡한 양상을 나타낸다. 도 3a에 다수의 FBG들을 가지는 ULFBG를 포함하는 광학 섬유의 단순한 예시가 있다. FBG 1에 입사한 빛의 일부분이 반사되었고 특정 파장 을 가진다. 빛의 나머지는 FBG 1을 통해 FBG 2로 투과된다. FBG 2에서, 온도가 높아져서 FBG 2는 인 다른 특정한 빛의 파장을 반사하고, 빛의 나머지를 FBG 3로 투과한다. FBG 3는 FBG 2보다 온도가 낮으므로 빛의 세 번째 파장인 를 반사한다. 그 결과 여러 파장들이 서로 다른 진폭들로 반사된다. 따라서, 광학 섬유를 따라 어느 곳에서든 온도가 변화하면 적어도 두 가지 효과들이 발생한다: (1) 주된(dominant) 반사된 파장의 변화로, 이는 일반적인 단일한 FBG의 특성이며 (2) 반사된 스펙트럼의 전체적인 형태가 변화한다.

도 3b에서 그래프로 도시한 바와 마찬가지로 ULFBG로부터의 개별적인 반사들은 일반적인 단일한 FBG와 비슷한 개별의 피크들을 나타낼 수 있으나, 이들 반사들을 합하면 도 3c에 나타난 것과 같은 결합된 비결정적 스펙트럼(undeterministic spectrum)과 유사할 수 있다. 이는 ULFBG의 반사된 스펙트럼이 광학 섬유의 길이를 따라 동시에 발생하는 온도와 변형률의 모든 변화에 대해 반응하고 광학 섬유를 따라 열원의 위치에 관계없이 온도 변화를 빠르게 검출하기 때문에 발생한다.

도 4a와 4b에 ULFBG를 가지는 광학 섬유의 열 반응의 또다른 예가 나타난다. 도 4a는 초전도체(410)와 ULFBG(422)를 포함하는 광학 섬유(420)의 개략도이다. 초전도체(410)는 섹션(section) Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ로 나누어지고, 섹션 Ⅲ은 초전도체(410)의 온도가 올라가는 핫스팟(hotspot)(412)을 포함한다. 만큼의 열이 핫스팟(412)으로부터 섹션 Ⅱ와 Ⅳ 모두로 방출된다.

도 4b는 도 4a의 광학 섬유(420)의 섹션 Ⅰ 내지 Ⅳ 각각에서 입사광 스펙트럼들(incident spectra)(상단 행)과 반사광 스펙트럼들(reflected spectra)(하단 행)을 나타낸다. 입력광(input light)의 원래의 스펙트럼과 광학 섬유(420)로부터의 전체 반사 스펙트럼이 좌측에 나타난다. 도 4b에서 나타나듯, 섹션 Ⅰ의 ULFBG는 파장이 인 빛을 반사하고 섹션 Ⅱ로 파장이 인 빛이 투과되는 것을 방지한다. 섹션 Ⅱ는 섹션 Ⅰ과 거의 동일한 온도이기 때문에, 섹션 Ⅱ의 ULFBG로부터 어떠한 빛도 반사되지 않고 모든 빛은 섹션 Ⅲ으로 투과된다. 섹션 Ⅲ은 핫스팟(412)을 포함하므로 다른 유효 굴절률을 가지고 있고, 이는 섹션 Ⅲ의 ULFBG가 인 파장의 빛을 반사하도록 야기하고 파장이 인 빛이 섹션 Ⅳ로 투과되는 것을 방지한다. 그리고 다시, 섹션 Ⅳ는 Ⅰ 및 Ⅱ와 거의 동일한 온도이기 때문에, 섹션 Ⅳ의 ULFBG로부터 어떠한 빛도 반사되지 않는다. 따라서, 광학 섬유로부터의 반사 스펙트럼은 과 의 파장인 빛을 포함한다.

도 1으로 돌아와서, 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 광원(130) 및 광학 섬유(120)에 광학적으로 결합된(coupled) 광학 검출기(140)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 광원(130)은 레이저 광원, 발광 다이오드(LED; light-emitting diode) 광원이거나 임의의 다른 적합한 유형의 광원일 수 있다. 광원(130)은 광학 섬유(120)에 제공되는 입력광(132)을 발생시키도록 구성된다. 예를 들어, 광원(130)은 다수의 파장들을 가지는 입사광(132)(예를 들어, 광대역 스펙트럼 빛(broad spectrum light))을 발생시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 입력광(132)은 초전도체(110)의 작동 온도(operating temperature)에서 광학 섬유(120)의 브래그 파장을 중심으로 또는 그 부근에 다수의 파장들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원(130)은 일관된(coherent) 입력광(132)을 발생시키도록 구성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 광학 검출기(140)는 광학 섬유(120)의 격자들(122)에 의해 반사되거나 투과된 수신광(received light)(142)을 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광학 검출기(140)는 수신광(142)의 스펙트럼을 검출 및/또는 수신광(142)의 피크 파장을 결정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학 검출기(140)은 광학 스펙트럼 분석기(OSA; optical spectrum analyzer), 적분 구 검출기(integrating sphere detector), 파장 측정기(wavelength meter), 또는 임의의 다른 적합한 광학 검출기일 수 있다.

일부 실시예들에서, 광학 검출기(140)는 회로망(150)에 결합될 수 있다. 회로망(150)은 광학 검출기(140)의 출력(output)에 기초하여 초전도체(110)의 온도를 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 회로망(150)은 광학 검출기(140)로부터 광학 스펙트럼을 수신하고, 수신받은 광학 스펙트럼의 피크 파장을 결정하며, 및 피크 파장에 대응하는 온도를 결정하도록 구성될 수 있다. 회로망(150)은 FPGA, ASIC, 마이크로컨트롤러(microcontroller), 및/또는 다른 마이크로 프로세싱(microprocessing) 기술들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 전기 회로망을 사용하여 구현될(implemented) 수 있다.

일부 실시예들에서, 시스템(100)은 통신 가능하게 회로망(150)에 연결된 컴퓨팅 시스템(170)을 포함한다. 컴퓨팅 시스템(170)은 회로망(150)으로부터 정보를 수신 및/또는 회로망(150)으로부터 수신한 정보를 처리하도록 구성된 임의의 적합한 전자 장치일 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨팅 시스템(170)은 데스크탑 컴퓨터, 랙마운트(rack-mounted) 컴퓨터와 같은 고정된(fixed) 전자 장치 또는 임의의 다른 적합한 고정된 전자 장치일 수 있다. 혹은, 컴퓨팅 시스템(170)은 회로망(150)으로부터 정보를 수신 및/또는 회로망(150)으로부터 수신한 정보를 처리하도록 구성된 랩탑 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터와 같은 휴대용(portable) 장치 또는 임의의 다른 적합한 휴대용 전자 장치일 수 있다.

일부 실시예들에서, 회로망(150)과 컴퓨팅 시스템(170)은 선택적인 네트워크(network)(160)에 의해 통신 가능하게 연결될 수 있다. 네트워크(160)는 하나 이상의 로컬(local-) 및/또는 광역, 유선(wide-area, wired) 및/또는 무선(wireless) 네트워크들이거나 이를 포함할 수 있고, 이들은 로컬 또는 광역 엔터프라이즈(enterprise) 네트워크 및/또는 인터넷을 포함한다. 따라서, 네트워크(160)는 예를 들어 하드-와이어드(hard-wired) 네트워크(예를 들어, 퍼실리티(facility) 내의 로컬 네트워크), 무선 네트워크(예를 들어, Wi-Fi 및/또는 셀룰러 네트워크들을 통해 연결된), 클라우드 기반 컴퓨팅(cloud-based computing) 네트워크, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 초전도체(110), 광학 섬유(120), 광원(130), 광학 검출기(140) 및 회로망(150)은 같은 퍼실리티 내에 위치하여 서로 직접적으로 연결되거나 네트워크(160)을 통해 연결될 수 있고, 컴퓨팅 시스템(170)은 원격(remote) 퍼실리티에 위치하여 네트워크(160)를 통해 회로(150)에 연결될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서 컴퓨팅 시스템(170)은 네트워크(160)에 의해 연결되는 대신 회로망(150)에 직접적으로 연결될 수 있고, 본 명세서에서 설명된 기술의 양태들은 이러한 측면에 제한되지 않는 것을 인식해야 한다.

일부 실시예들에서, 컴퓨팅 시스템(170)은 퀀치 검출 퍼실리티(172)를 포함할 수 있다. 퀀치 검출 퍼실리티(172)는 광학 검출기(140)에 의해 얻어지고 회로망(150)에 의해 처리되는 데이터를 분석하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 퀀치 검출 퍼실리티(172)는 초전도체(110)에서 퀀치 이벤트가 곧 발생할 것인지 결정 및/또는 현재 발생하고 있는지를 결정하기 위해 회로망(150)에 의해 얻어진 온도 데이터 결과를 분석하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 퀀치 검출 퍼실리티(172)는 회로망(150)에 의해 얻어진 온도 데이터 결과가 임계 온도값(threshold temperature value)보다 큰지 결정 및/또는 열폭주가 곧 발생할 것인지 및/또는 현재 발생하고 있는지를 결정하기 위해 시간에 대한 온도 함수를 피팅하도록(fit) 구성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 컴퓨팅 시스템(170)은 퀀치 완화(mitigation) 퍼실리티 (174)를 더 포함할 수 있다. 퀀치 완화 퍼실리티(174)는 퀀치 이벤트에 따른 퀀치 검출 퍼실리티(172)의 결정에 대한 반응으로 초전도체(110)로부터 에너지의 제거를 야기하는 명령어(instruction)들을 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 퀀치 완화 퍼실리티(174)는 초전도체(110)에 저장된 에너지를 제거하기 위해 초전도체(110)에서 흐르는 전류의 제거(예를 들어, 초전도체(110)를 션팅(shunting)하거나 단락시킴)를 야기하는 명령어들을 생성하도록 구성될 수 있다.

퀀치 검출 퍼실리티(172) 및/또는 퀀치 완화 퍼실리티(174)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 임의의 적합한 조합에 구현될 수 있고, 본 명세서에서 설명된 기술의 양태들은 이러한 측면에 제한되지 않는다. 도 1에서 도시된 것처럼, 퀀치 검출 퍼실리티(172)와 퀀치 완화 퍼실리티(174)는 컴퓨팅 시스템(170)에 의해 구현될 수 있는데, 예컨대 컴퓨팅 시스템(170)의 하나 이상의 프로세서(processor)들에 의해 실행되는 소프트웨어(예를 들어, 실행 가능한(excutable) 명령어)로 구현될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 퀀치 검출 퍼실리티(172) 및/또는 퀀치 완화 퍼실리티(174)는 시스템(100)의 하나 이상의 요소(element)들에 추가적으로 또는 대체적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 퀀치 검출 퍼실리티(172) 및/또는 퀀치 완화 퍼실리티(174)는 회로망(150)에 구현될 수 있다. 다른 실시예들에서, 퀀치 검출 퍼실리티(172) 및/또는 퀀치 완화 퍼실리티(174)는 시스템(100)으로부터 원격으로 위치하고 네트워크(160)를 통해 데이터를 수신하는 컴퓨팅 장치처럼, 다른 장치에서 또는 다른 장치와 함께 구현될 수 있다.

도 1의 예시에서, 초전도체(110)은 HTS 케이블에 대응한다. 도 5a와 5b에서 볼 수 있는 것처럼, HTS 케이블(500)은 포머(516)의 외부 표면에 제공되는 채널에 배치되고 포머의 길이를 따라 연장하는 HTS 테이프 스택들을 가지는 포머를 포함한다. HTS 테이프 스택(518)들은 땜납(solder)(519)을 통해 각각의 채널들에 고정된다. 내부 재킷(520)(예를 들어, 구리 재킷)은 포머(516)와 HTS 테이프 스택(518)들 주위에 배치되고 도금(plating)(522)(예를 들어, 은 도금)은 내부 재킷 위에(over) 배치될 수 있다. 내부 재킷(520)의 전체 표면은 도금될 수 있지만, 일부 실시예들에서는 내부 재킷(520)의 일부분만이 도금될 수 있다. 따라서, 도 5a에 도시된 것처럼, 내부 재킷(520)의 표면의 절만 정도에만 표면 위에 배치된 도금(522)을 가진다. 외부 재킷(524)(예를 들어, 철이거나 스테인리스강 재킷)은 내부 재킷(520)의 주위에 배치된다.

이 예시적인 실시예에서, 케이블(500)은 하나 이상의 재킷들로 둘러싸인 전기 전도성(예를 들어, 구리) 포머에 복수의 채널들을 가진다. 각 채널은 HTS 테이프 스택을 가지고 있고 금속(예를 들어, 땜납)으로 채워진다. 케이블(500)은 또한 선택적인 냉각 채널(529)를 포함한다.

도 5b에 나타난 것처럼, 예시적인 채널의 폭은 W1이고, 포머(516)의 직경은 D1, 내부 재킷(520)의 직경은 D2, 외부 재킷(524)의 직경은 D3이다. 일부 실시예들에서, 내부 재킷(520)은 구리를 포함할 수 있고 외부 재킷(524)은 스테인리스강을 포함할 수 있다. 그러나, 이는 단지 예시일 뿐, 재킷들과 포머에 다른 적합한 재료들이 사용될 수 있다.

이제 도 6을 참조하면, 예시적인 HTS 테이프 스택(600)은 제1스태빌라이저 층(first stabilizer layer)에 대응하는 제1층(602)를 포함하고, 여기서 스태빌라이저 층(602)은 구리를 포함한다. 층(602) 위에 오버레이(overlay) 층(604)이 배치되고, 여기서 오버레이 층은 은을 포함한다. 기판(substrate)(606)은 층(604) 위에 배치된다. 이 예시에서, 기판(606)은 임의의 적합한 재료로부터 제공될 수 있고 전자 연마된(electropolished) 표면을 가지도록 제공된다. 버퍼 스택(buffer stack)(608)이 기판(606) 위에 배치된다. 이 예시에서, 버퍼 스택(608)은 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 기술을 통해 배치된 하나 이상의 재료들을 포함할 수 있다. HTS 재료(610)가 버퍼 스택(608) 위에 배치된다. 이 예시적인 실시예에서, HTS 재료는 이트륨 바륨 구리 산화물(YBCO; yttrium barium copper oxide)와 같은 희토류 바륨 구리 산화 초전도체(REBCO; rare earth barium copper oxide superconductor)를 포함할 수 있다. HTS 재료 층(610) 위에 오버레이 층(612)이, 오버레이 층(612) 위에 제2스태빌라이저 층(second stabilizer layer)(614)이 배치된다. 오버레이 층(612)과 스태빌라이저 층(614)은 전술한 바와 같이 각각 오버레이 층(604)과 스태빌라이저 층(602)과 같은 재료들을 포함할 수 있다.

이제 도 7a와 7b를 참조하면, HTS 케이블(700)은 광학 섬유들(712)을 수용하도록 구성된 하나 이상의 그루브들(710)을 포함할 수 있다. 도 7a와 7b에서 보이는 것처럼, 그루브(710)들은 HTS 케이블(700)의 내부 재킷(520)의 외부 표면에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그루브들(710)은 HTS 케이블(700)의 다른 표면들에서(예를 들어, 내부 재킷(520)의 내부 표면에서, 냉각 채널(529)의 내부 표면에서) 배치될 수 있다.

일부 실시예들에서, 그루브들(710)은 HTS 케이블(700)의 길이를 따라 연장할 수 있다. 도 7a의 예시에서 보이는 것처럼, 그루브는 HTS 케이블(700)의 한 측에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그루브들(710)과 광학 섬유들(712)은 케이블(700)의 둘레의 더 작은 부분 또는 전체를 포함하여 더 큰 부분 주위에 정렬될 수 있다.

일부 실시예들에서, 광학 섬유들(712)은 접착제를 사용하여 그루브들(710) 안에 고정될 수 있다. 예를 들어, 광학 섬유들(712)은 광학 섬유들(712)과 포머(516) 및 테이프 스택들(518)의 열적인 결합(thermal coupling)을 보장하기 위해 열 전도성 접착제(예를 들어, 은 접착제)를 사용하여 그루브들(710) 안에 고정될 수 있다.

광학 섬유(712)는 HTS 케이블(700)의 내에 또는 근접한 임의의 위치에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학 섬유들(712)은 그루브들(예를 들어, 그루브들(710))에 배치되는 대신에 HTS 케이블(700)의 표면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광학 섬유들(712)은 열 전도성 접착제와 같은 접착제를 사용하여 HTS 케이블(700)의 임의의 적합한 표면(예를 들어, 내부 재킷(520)의 외부 또는 내부 표면이나 냉각 채널(529)의 내부 표면)에 접착될(adhered) 수 있다.

이제 도 8을 참조하면, 광학 퀀치 검출 시스템과 전압 기반 퀀치 검출 시스템을 비교하는 실험으로부터 수집된 데이터가 보여진다. 곡선(802)은 히터(heater)에 의한 열 펄스(heat pulse)의 초전도체에 대한 적용(application)을 나타낸다. 점선으로 표시된 세로선들은 열 펄스 적용의 시작(왼쪽)과 끝(왼쪽)을 나타낸다. 곡선(804)은 열 펄스 적용 위치에서의 측정된 온도를 나타낸다. 곡선(806)과 곡선(808)은 각각 ULFBG들과 FBG들을 가지는 광학 섬유들을 사용하여 결정된 신호들을 나타내며, 곡선(810)과 곡선(812)은 초전도체의 다른 마디들에서의 전기적 측정값들(electrical measurements)이다. 도 8에서 볼 수 있는 것처럼, 곡선(806)과 곡선(808)은 곡선(810)의 전기적 측정값들과 거의 동일한 시간 반응을 나타내며, 이는 광학 퀀치 검출이 초전도 재료에서 퀀치 이벤트들을 검출하는 강력하고 정확한 기술이라는 것을 나타낸다.

일부 실시예들에서, 본 명세서에서 설명된 기술들은 애플리케이션 소프트웨어(application software), 시스템 소프트웨어(system software), 펌웨어(firmware), 미들웨어(middleware), 임베디드 코드(embedded code), 또는 임의의 다른 적합한 유형의 컴퓨터 코드를 포함한 소프트웨어로 구현되는 컴퓨터 실행 명령어(computer-executable instruction)들로 구현될 수 있다. 이러한 컴퓨터 실행 명령어들은 다수의 적합한 프로그래밍 언어들 및/또는 프로그래밍 또는 스크립팅(scripting) 도구들 중 어느 하나를 사용하여 작성될 수 있고, 또한 프레임워크(framework)나 가상 머신(virtual machine)에서 실행되는 실행 가능한 기계어 코드(machine language code) 또는 중간 코드(intermediate code)로 컴파일(compile)될 수 있다.

본 명세서에서 설명된 기술들이 컴퓨터 실행 명령어들로 구현될 때, 이러한 컴퓨터 실행 명령어들은 다수의 기능적 퍼실리티(functional facility)들을 포함하여 임의의 적합한 방법으로 구현될 수 있고, 각각은 이러한 기술들에 따라 작동하는 알고리즘들의 실행을 완료하는 하나 이상의 작동들을 제공한다. "기능적 퍼실리티"는 아무리 인스턴스화(instantiated)되더라도, 하나 이상의 컴퓨터들과 통합되어 실행될 때 하나 이상의 컴퓨터들이 특정한 운영 역할(operational role)을 수행하도록 하는 컴퓨터 시스템의 구조적인(structural) 구성요소이다. 기능적 퍼실리티는 소프트웨어 요소의 일부분이거나 전체일 수 있다. 예를 들어, 기능적 퍼실리티는 프로세스(process)의 함수 또는 개별적인 프로세스, 또는 임의의 다른 적합한 처리 단위로 구현될 수 있다. 만약 본 명세서에서 설명된 기술이 복수의 기능적 퍼실리티들로 구현된다면, 각 기능적 퍼실리티는 자체의 방법으로 구현될 수 있고; 모두 같은 방법으로 구현될 필요는 없다. 게다가, 이러한 기능적 퍼실리티들은 적절하게 병렬적으로 및/또는 직렬적으로 실행될 수 있고, 실행 중인 컴퓨터(들)의 공유 메모리, 메시지 전달 프로토콜(message passing protocol) 또는 임의의 다른 적합한 방법을 사용하여 서로 간에 정보를 전달할 수 있다.

일반적으로, 기능 퍼실리티들은 특정한 작업들을 수행하거나 특정한 추상 자료형(abstract data type)들을 구현하는 루틴(routine)들, 프로그램들, 객체(object)들, 구성요소들, 데이터 구조(data structure)들 등을 포함한다. 대표적으로, 기능적 퍼실리티들의 기능은 그들이 작동하는 시스템에서 원하는 대로 결합하거나 분산될 수 있다. 일부 구현들에서, 본 명세서의 기술을 수행하는 하나 이상의 기능적 퍼실리티들은 함께 완전한 소프트웨어 패키지(software package)를 형성할 수 있다. 다른 실시예들에서, 이러한 기능적 퍼실리티들은 예컨대 태아의 심장 분석 퍼실리티와 같은 소프트웨어 프로그램 애플리케이션을 구현하기 위해, 다른 관련되지 않은 기능적 퍼실리티들 및/또는 프로세스들과 상호작용하도록 조정될 수 있다.

하나 이상의 작업들을 수행하기 위한 일부 예시적인 기능적 퍼실리티들이 본 명세서에 설명되어 있다. 그러나, 기능적 퍼실리티들과 설명된 작업들의 분배(division)는 본 명세서에서 설명된 예시적인 기술들을 구현할 수 있는 기능적 퍼실리티들의 유형을 예시할 뿐이라는 것과 실시예들은 임의의 특정한 수, 분배, 또는 기능적 퍼실리티들의 유형으로 구현되는 것으로 제한되지 않는다는 것을 인식해야 한다. 일부 실시예들에서, 모든 기능은 단일한 기능적 퍼실리티에서 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 설명된 기능적 퍼실리티들의 일부는 다른 것들과 함께 또는 떨어져서(즉, 단일한 유닛(unit) 또는 개별적인 유닛들로) 구현되거나, 이러한 기능적 퍼실리티들 중 일부는 구현되지 않을 수 있음을 인식해야 한다.

일부 실시예들에서, 본 명세서에서 설명된 기술들을 구현하는 컴퓨터 실행 명령어들(하나 이상의 기능적 퍼실리티들 또는 임의의 다른 방식으로 구현되는)은 매체(media)에 기능을 제공하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능(computer-readable) 매체에 인코딩(encode)될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 하드 디스크 드라이브와 같은 자기 매체, 컴팩트 디스크(CD) 또는 디지털 다목적 디스크(DVD)와 같은 광학 매체, 영구 또는 비영구 솔리드 스테이트 메모리(solid-state memory)(예를 들어, 플래시 메모리, 자기 RAM 등), 또는 임의의 다른 적합한 저장 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독 가능 매체들은 아래에서 설명된 도 9의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(906)로서(즉, 컴퓨팅 디바이스(900)의 일부분으로서), 또는 독립하여 개별적인 저장 매체로서를 포함하여 임의의 적합한 방식으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "컴퓨터 판독 가능 매체"("컴퓨터 판독 가능 저장 매체(computer-readable storage media)"라고도 함)는 유형의(tangible) 저장 매체를 지칭한다. 유형의 저장 매체는 일시적이지 않으며, 적어도 하나의 물리적, 구조적인 구성요소를 가지고 있다. 본 명세서에서 사용된 "컴퓨터 판독 가능 매체"에서 적어도 하나의 물리적, 구조적인 구성요소는 정보가 포함된 매체를 생성하는 과정, 그 안에 정보를 기록하는 과정, 또는 매체를 정보로 인코딩하는 임의의 다른 과정 동안 어떤 방법으로든 변경될 수 있는 적어도 하나의 물리적 특성을 가진다. 예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 매체의 물리적 구조의 일부분의 자기화 상태는 기록 과정 동안 변경될 수 있다

기술들이 컴퓨터 실행 명령어들로 구현될 수 있는, 전체는 아니지만 일부 구현들에서, 이러한 명령어들은 도 9의 예시적인 컴퓨터 시스템을 포함하는 임의의 적합한 컴퓨터 시스템에서 작동하는 하나 이상의 적합한 컴퓨팅 장치(들) 또는, 컴퓨터 실행 명령어들을 실행하도록 프로그래밍 될 수 있는 하나 이상의 컴퓨팅 장치들(또는 하나 이상의 컴퓨팅 장치들의 하나 이상의 프로세서들)에서 실행될 수 있다. 컴퓨팅 장치 또는 프로세서는 데이터 저장소(data store)와 같이(예를 들어, 온칩 캐시(on-chip cache) 또는 명령어 레지스터(register), 버스(bus)를 통해 액세스할 수 있는(accessible) 컴퓨터 판독 가능 저장 매체들, 장치/프로세서에 의해 하나 이상의 네트워크들을 통해 액세스할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 매체들 등), 명령어들이 컴퓨팅 장치 또는 프로세서에 액세스할 수 있는 방식으로 저장될 때 명령어들을 실행하도록 프로그래밍될 수 있다. 이러한 컴퓨터 실행 명령어들을 포함하는 기능적 퍼실리티들은 단일한 다목적 프로그래밍 가능한(programmable) 디지털 컴퓨팅 장치, 프로세싱 능력을 공유하고 명세서에서 설명된 기술들을 공동으로 수행하는 둘 이상의 다목적 컴퓨팅 장치의 조정된 시스템, 본 명세서에서 설명된 기술을 실행하기 위한 단일 컴퓨팅 장치 또는 조정된 시스템(공동 배치되었거나 지리적으로 분산된), 본 명세서에서 설명된 기술들을 수행하기 위한 하나 이상의 필드-프로그래밍 가능한 게이트 어레이들(FPGAs; field-programmable gate arrays) 또는 임의의 다른 적합한 시스템과 통합되고 작동을 지시할 수 있다.

도 9는 본 명세서에서 설명된 기술들을 구현하는 시스템에 사용될 수 있는 컴퓨팅 장치(900)의 예시적인 실시례 하나를 도시한 것이지만, 다른 것들도 가능하다. 도 9는 컴퓨팅 장치가 본 명세서에서 설명된 원리들에 상응하는 퀀치 검출 시스템 및/또는 퀀치 완화 시스템으로 작동하기 위해 필요한 구성요소들의 묘사 또는 포괄적인 묘사로 의도되지 않았음을 인식해야 한다.

컴퓨팅 장치(900)는 적어도 하나의 프로세서(902), 네트워크 어댑터(network adapter)(904), 그리고 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(906)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(900)는 예를 들어서 데스크톱 또는 개인용 랩탑 컴퓨터, 개인 정보 단말기(PDA; personal digital assistant), 모바일 스마트폰, 또는 임의의 다른 적합한 컴퓨팅 장치일 수 있다. 네트워크 어댑터(904)는 컴퓨팅 장치(900)가 임의의 적합한 컴퓨팅 네트워크를 통해 임의의 다른 적합한 컴퓨팅 장치와 유선 및/또는 무선으로 통신할 수 있도록 하는 임의의 적합한 하드웨어 및/또는 소프트웨어일 수 있다. 컴퓨팅 네트워크는 무선 액세스 지점들, 스위치들, 라우터(router)들, 게이트웨이(gateway)들, 및/또는 다른 네트워킹 장비뿐만 아니라 인터넷을 포함하여 둘 이상의 컴퓨터들 사이에서 데이터를 교환하기 위한 임의의 적합한 유선 및/또는 무선 통신 매체들 또는 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체(906)는 프로세서(902)에 의해 처리될 데이터 및/또는 실행될 명령어들을 저장하도록 조정될 수 있다. 프로세서(902)는 데이터의 처리 및 명령어들의 실행을 가능하게 한다. 데이터와 명령어들은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(906)에 저장될 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 저장 매체(906)에 저장된 데이터와 명령어들은 본 명세서에서 설명된 원리에 따라 작동하는 기술들을 구현하는 컴퓨터 실행 명령어들을 포함한다. 도 9의 예시에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(906)은 다양한 퍼실리티들을 구현하고 위에서 설명된 다양한 정보를 저장하는 컴퓨터 실행 명령어들을 저장한다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(906)는 광학 섬유 온도 측정 데이터로부터 퀀치 이벤트를 나타내는 정보를 도출하도록 구성된 퀀치 검출 퍼실리티(908) 및/또는 퀀치 이벤트가 검출되는 경우 초전도 재료로부터 저장된 에너지의 제거를 야기하도록 구성된 퀀치 완화 퍼실리티(910)를 저장할 수 있다.

도 9에 설명되어 있지 않지만, 컴퓨팅 장치는 추가적으로 입력 및 출력 장치들을 포함하여 하나 이상의 구성요소들과 주변 장치(peripheral)들을 포함할 수 있다. 이러한 장치들은 무엇보다도 사용자 인터페이스(user interface)를 제공하는 데 사용될 수 있다. 사용자 인터페이스를 제공하기 위해 사용될 수 있는 출력 장치들의 예시들은 출력물의 시각적 표시를 위한 프린터 또는 디스플레이 화면 그리고 출력물의 청각적 표시를 위한 스피커 또는 다른 소리를 발생시키는 장치들을 포함한다. 사용자 인터페이스를 위해 사용될 수 있는 입력 장치들의 예시들은 키보드들과 마우스들, 터치 패드들, 디지털 태블릿들과 같은 포인팅 장치(pointing device)들을 포함한다. 또 다른 예시로, 컴퓨팅 장치는 음성 인식 또는 다른 청각 형식으로 입력 정보를 수신할 수 있다.

본 기술의 적어도 하나의 실시예의 여러 양태들을 설명했으므로, 통상의 기술자는 다양한 변경, 수정 및 개선이 쉽게 이루어질 것임을 인식할 수 있다.

본 명세서에서 기술의 설명된 다양한 양태들은 단독으로, 결합하여, 또는 앞서 설명한 실시예들에서 구체적으로 설명되지 않은 다양한 방식으로 사용될 수 있고, 그러므로 전술한 설명에 쓰여 있거나 또는 도면에 도시된 구성요소들의 세부 사항과 방식으로 그 적용이 제한되지 않는다. 예를 들어, 하나의 실시예에서 설명된 양태들은 다른 실시예들에서 설명된 양태들과 임의의 방식으로 결합할 수 있다.

청구항에서 청구항 구성을 제한하기 위한 "제1", "제2", "제3" 등과 같은 서수 용어들의 사용은 그 자체로 어떠한 우선순위, 선후관계, 다른 청구항에 대한 어느 청구항의 순서, 또는 방법의 행위가 수행되는 시간적 순서를 의미하는 것은 아니고, 청구항 구성들을 구별하기 위해 특정한 이름을 가진 하나의 청구항 구성을 동일한 이름을 가지는 다른 구성(단, 서수 용어를 사용하는 경우에만)과 구별하기 위해 이름 짓는 것에 불과할 뿐이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 문구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이고 제한하는 것으로 받아들여서는 안 된다. 본 명세서에서 "포함하는"과 그 변형의 사용은 이후에 나열되는 항목들과 그와 동일한 것들뿐만 아니라 추가적인 항목들을 포함하는 것을 의미한다.

용어 "대략"과 "거의"는 일부 실시예들에서는 목표 값(target balue)의 ±20% 내를, 일부 실시예들에서는 목표 값의 ±10% 내를, 일부 실시예들에서는 목표 값의 ±5% 내를, 일부 실시예들에서는 목표 값의 ±2% 내를 의미하는 데 사용된다. 용어 "대략"과 "거의"는 목표 값을 포함할 수 있다.

Claims

고온 초전도체(HTS) 케이블에 있어서,
상기 HTS 케이블의 길이를 따라 연장하는 적어도 하나의 HTS 테이프 스택; 및
상기 HTS 케이블을 따라 연장하는 적어도 하나의 광학 섬유로서, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 적어도 하나의 HTS 테이프 스택의 퀀치를 검출하기 위해 상기 HTS 케이블의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가지는, HTS 케이블.
제1항에 있어서,
상기 HTS 케이블은 상기 적어도 하나의 HTS 테이프 스택의 주위에 있는 재킷을 포함하는, HTS 케이블.
제2항에 있어서,
상기 재킷은 구리를 포함하는, HTS 케이블.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 재킷에 있는 적어도 하나의 그루브를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 적어도 하나의 그루브 내에 배치되는, HTS 케이블.
제4항에 있어서,
상기 적어도 하나의 그루브는 상기 재킷의 외부 표면에 있는, HTS 케이블.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 적어도 하나의 그루브 안에 있는 접착제를 더 포함하고, 상기 접착제는 상기 적어도 하나의 광학 섬유를 상기 적어도 하나의 그루브 내에 고정하는, HTS 케이블.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
포머를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 HTS 테이프 스택이 상기 포머의 그루브 내에 있는, HTS 케이블.
제7항에 있어서,
상기 포머는 구리를 포함하는, HTS 케이블.
제1항 내지 제8항에 있어서,
상기 복수의 격자들은 피버 브래그 격자들인, HTS 케이블.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 격자들의 격자들은, 상기 HTS 케이블의 손상이 발생하기 전에 상기 HTS 케이블 내의 전류가 감소될 수 있을 정도로 충분히 짧은 시간 내에 퀀치를 검출하기 위한 적합한 거리를 두고 서로 이격되는, HTS 케이블.
고온 초전도체(HTS) 케이블의 길이를 따라 연장하는 적어도 하나의 HTS 테이프 스택을 가진 HTS 케이블용 퀀치 검출 시스템에 있어서,
상기 HTS 케이블을 따라 연장하는 적어도 하나의 광학 섬유로서, 상기 적어도 하나의 HTS 테이프 스택의 퀀치를 검출하기 위한 상기 HTS 케이블의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가진 상기 적어도 하나의 광학 섬유;
상기 적어도 하나의 광학 섬유를 밝히도록 구성된 광원;
상기 광학 섬유로부터 빛을 검출하도록 구성된 광학 검출기; 및
상기 광학 검출기에 의해 검출된 빛을 사용하여 상기 복수의 격자들 중 하나 이상의 온도를 센싱하도록 구성된 회로망을 포함하는, 퀀치 검출 시스템.
케이블에 있어서,
포머로서, 상기 포머의 길이를 따라 연장하는 개구부를 가지고 고온 초전도체(HTS) 재료를 수용하도록 구성된 상기 포머;
상기 포머의 상기 개구부의 적어도 일부분에 배치되는 HTS 재료; 및
상기 포머의 주위에 배치되고 상기 HTS 재료의 적어도 일부분에 근접하여 상기 포머의 길이를 따라 연장하는 광학 섬유를 포함하고, 상기 광학 섬유는 상기 포머의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가지는, 케이블.
제12항에 있어서,
상기 포머의 상기 개구부는 상기 포머의 외부 표면에서 상기 포머의 길이를 따라 연장하는 채널로서 제공되고; 및
상기 HTS 재료는 상기 채널의 적어도 일부에 배치되는 HTS 테이프 스택으로 제공되는, 케이블.
제13항에 있어서,
상기 HTS 테이프 스택의 적어도 일부의 주위에 배치되는 전도체를 더 포함하는, 케이블.
제14항에 있어서,
상기 전도체는 구리를 포함하는, 케이블.
제14항 또는 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전도체는 내부에 제공되는 적어도 하나의 그루브를 가지도록 제공되고, 상기 광학 섬유는 상기 적어도 하나의 그루브에 배치되는, 케이블.
제12항에 있어서,
상기 포머의 상기 개구부가 상기 포머의 복수의 개구부들 중 첫 번째 것이고, 각각의 개구부가 상기 포머의 길이를 따라 연장하며 HTS 재료를 수용하도록 구성되고;
HTS 재료는 상기 포머의 상기 복수의 개구부들 중 적어도 일부분에 배치되고; 및
상기 광학 섬유는 상기 포머 주위에 배치된 복수의 광학 섬유들 중 첫번째 것이고 상기 HTS 재료의 적어도 일부분에 근접하여 상기 포머의 길이를 따라 연장하며, 각각의 상기 복수의 광학 섬유들은 상기 포머의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가지는, 케이블.
제17항에 있어서,
상기 포머의 상기 개구부는 상기 포머의 외부 표면에서 상기 포머의 길이를 따라 연장하는 채널로서 제공되고; 및
상기 HTS 재료는 상기 채널의 적어도 일부에 배치되는 HTS 테이프 스택으로 제공되는, 케이블.
제18항에 있어서,
상기 HTS 테이프 스택의 적어도 일부분의 주위에 배치되는 전도체를 더 포함하는, 케이블.
제19항에 있어서,
상기 전도체는 구리를 포함하는, 케이블.
제19항 또는 제20항에 있어서,
상기 전도체에 적어도 하나의 광학 섬유 그루브를 더 포함하고, 상기 복수의 광학 섬유 중 적어도 하나는 상기 광학 섬유 그루브 내에 배치되는, 케이블.
제19항 또는 제20항에 있어서,
상기 전도체는 적어도 하나의 광학 섬유 그루브를 더 포함하고; 및
적어도 하나의 광학 섬유는 상기 적어도 하나의 광학 섬유 그루브 내에 배치되는, 케이블.
제19항에 있어서,
상기 전도체는 복수의 광학 섬유 그루브들을 가지도록 제공되고; 및
적어도 하나의 광학 섬유가 복수의 광학 섬유 그루브들의 각각에 배치되는, 케이블.
제22항 또는 제23항에 있어서,
광학 섬유를 고정하기 위해 상기 복수의 광학 섬유 그루브들 안에 있는 접착제를 더 포함하는, 케이블.
제12항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 격자들은 피버 브래그 격자들인, 케이블.
제12항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 격자들은 상기 케이블의 손상이 발생하기 전에 상기 케이블 내의 전류가 감소될 수 있을 정도로 충분히 짧은 시간 내에 퀀치를 검출하기 위한 적합한 거리를 두고 서로 이격되는, 케이블.
제12항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
핵융합 에너지 시스템, 자기 공명 영상 시스템, 핵 자기 공명 시스템, 모터; 전력 전달 시스템; 또는 입자 가속기 중 적어도 하나에 사용되는, 케이블.
고온 초전도체(HTS) 케이블의 길이를 따라 연장하는 적어도 하나의 HTS 테이프 스택을 가진 HTS 케이블용 퀀치 검출 시스템에 있어서,
상기 HTS 케이블을 따라 연장하는 적어도 하나의 광학 섬유로서, 상기 적어도 하나의 광학 섬유의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가진 상기 적어도 하나의 광학 섬유;
상기 적어도 하나의 광학 섬유를 밝히도록 구성된 광원;
상기 적어도 하나의 광학 섬유로부터 빛을 검출하도록 구성된 광학 검출기; 및
상기 광학 검출기에 의해 검출된 빛을 사용하여 상기 복수의 격자들 중 하나 이상의 온도를 센싱하도록 구성된 회로망을 포함하는, 퀀치 검출 시스템.
제28항에 있어서,
핵융합 에너지 시스템, 자기 공명 영상 시스템, 핵 자기 공명 시스템, 모터; 전력 전달 시스템; 또는 입자 가속기 중 적어도 하나에 사용되는, 퀀치 검출 시스템.
케이블에 있어서,
상기 케이블의 길이를 따라 연장하는 HTS 재료; 및
상기 케이블의 길이를 따라 연장하는 복수의 광학 섬유들로서, 상기 복수의 광학 섬유들 중 적어도 일부는 상기 HTS 재료에 근접하고 상기 복수의 광학 섬유들 중 적어도 일부는 광학 섬유의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 포함하는, 케이블.
제30항에 있어서,
위에 배치된 전도체를 가지고, 상기 복수의 광학 섬유들은 상기 전도체 내에 매립되는, 케이블.
제31항에 있어서,
상기 전도체는 복수의 그루브들을 가지도록 제공되고, 각각의 상기 복수의 광학 섬유들은 각각의 상기 그루브들에 배치된, 케이블.
제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
핵융합 에너지 시스템, 자기 공명 영상 시스템, 핵 자기 공명 시스템, 모터; 전력 전달 시스템; 또는 입자 가속기 중 적어도 하나에 사용되는, 케이블.
제30항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 격자들은 상기 케이블의 손상이 발생하기 전에 상기 케이블 내의 전류가 감소될 수 있을 정도로 충분히 짧은 시간 내에 퀀치를 감출하기 위한 적합한 거리를 두고 서로 이격되는, 케이블.
제31항에 있어서,
상기 HTS 재료는 적어도 하나의 HTS 테이프 스택을 포함하는, 케이블.
제31항에 있어서,
상기 복수의 광학 섬유들의 상기 복수의 격자들은 상기 HTS 재료의 퀀치를 검출하기 위해 상기 케이블의 길이를 따라 서로 이격되는, 케이블.
제30항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 격자들은 피버 브래그 격자들인, 케이블.
케이블에 있어서,
복수의 고온 초전도체(HTS) 구성요소들;
상기 케이블을 따라 연장하는 복수의 전기 전도성 세그먼트들로서, 상기 복수의 HTS 구성요소들 중 하나를 포함하는 각각의 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들;
복수의 전기 전도성 세그먼트들의 인접한 전기 전도성 세그먼트들 사이에 정렬되어 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들을 서로 전기적으로 절연시키는 전기적 절연 재료; 및
상기 케이블의 길이를 따라 연장하는 적어도 하나의 광학 섬유를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 케이블 내의 퀀치 이벤트를 검출하기 위해 상기 적어도 하나의 광학 섬유의 길이를 따라 서로 이격되는 복수의 격자들을 가지는, 케이블.
제38항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중 하나에 배치되는, 케이블.
제38항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중 둘 이상에 배치되는, 케이블.
제38항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 각각에 배치되는, 케이블.
제38항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중 하나에 배치된 복수의 광학 섬유들을 포함하는, 케이블.
제38항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학 섬유는 복수의 광학 섬유들을 포함하는; 및
상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중 둘 이상이 적어도 두 개의 광학 섬유들을 포함하는, 케이블.
제38항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학 섬유는 복수의 광학 섬유들을 포함하고, 복수의 광학 섬유들은 상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 중 각각에 배치된, 케이블.
제38항에 있어서,
상기 복수의 전기 전도성 세그먼트들 위에 배치된 전도체를 포함하고, 상기 적어도 하나의 광학 섬유는 상기 전도체 내에 매립되는, 케이블.
제45항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학 섬유는 복수의 광학 섬유들에 대응하고;
상기 케이블은 유사한 복수의 그루브들을 가지도록 제공되고; 및
상기 복수의 광학 섬유들의 각각은 상기 복수의 그루브들의 각각에 배치되는, 케이블.
제39항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
핵융합 에너지 시스템, 자기 공명 영상 시스템, 핵 자기 공명 시스템, 모터, 전력 전달 시스템, 및/또는 입자 가속기 중 적어도 하나에 사용되는, 케이블.