Bi-2223 süperiletken bobin/şerit tasarımı, yapımı ve AA karaterizasyonu: Manyetik enerji depolama kapasitesinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, süperiletken (Bi,Pb)-2223 fazlı tel/şeritler kullanılarak süperiletken bobinlerin tasarımı, yapımı ve kritik parametrelerinin belirlenmesi amaçlanmaktadır. Bu bağlamda ilk olarak Bi1,85Pb0,35Ca2Sr2Cu3Ox ve Bi1,65Pb0,35Ca2Sr2Cu3Ox stokiyometrisine sahip olacak şekilde katıhal reaksiyonu ve sıvı amonyum nitrat yöntemleri ile yüksek sıcaklık süperiletkeni B(Pb)SCCO tozu üretilmiştir. Bu üretilen tozlardan külçe ve Ag, Ag-Cu, Nb kılıflı tel numuneler hazırlanmıştır. Hazırlanan külçe ve tel numunelerin kristal yapı özellikleri; X-ışını toz kırınımı yöntemi (XRD) ile mikroyapı özellikleri ise; taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile belirlenmiştir. Manyetik özellikleri ise AA alınganlık sistemi ile araştırılmıştır. Külçe ve tel numuneler üzerinde tavlama süresinin süperiletkenlik parametreleri üzerindeki etkisini araştırmak için 50 ile 140 K aralığında standart dört nokta kontak yöntemi ile numune üzerinden 50 mA DC akım uygulanarak sıcaklığın fonksiyonu olarak elektriksel direnç ölçümleri alınmıştır. Sıfır manyetik alanda transport kritik akım değerleri sıvı azot içerisinde dört nokta kontak yöntemi ile ölçülmüştür. Daha sonrada üretilen (Bi,Pb)-2223 fazlı tel kullanılarak süperiletken bobin üretimi yapılmıştır. Ayrıca dış kılıfta farklı güçlendirme malzemesi kullanılan iki çeşit Bi-2223 şeritler satın alınmıştır. Satın alınan bu şeritlerden pancake tipi bobinler hazırlanmıştır. Bununla birlikte bobin yapımında kullanılan şeritlerin ve süperiletken bobinlerin önemli bir araştırma konusu olan AA kayıplar ölçülmüştür. Son olarak, bu tez çalışmasında aynı alanda farklı geometriye sahip süperiletken bölgenin AA kayıpları COMSOL paket programı yardımıyla hesaplanmıştır.

The main purpose of this thesis is to determine the design, construction and critical parameters of the superconducting coils by using (Bi,Pb)-2223 phase wires. In this respect, the high-temperature superconducting B(Pb)SCCO powder has firstly been produced by solid state reaction and liquid ammonium nitrate techniques in such a way that they also possess Bi1,85Pb0,35Ca2Sr2Cu3Ox and Bi1,65Pb0,35Ca2Sr2Cu3Ox stoichiometry. Then, bulk and Ag, Ag-cu, Nb sheated wires were prepared from produced powder mixture. Accordingly, Crystal structure of the prepared bulk and wire samples were determined by X-ray powder diffraction method (XRD) and the microstructure properties by scanning electron microscopy (SEM). The magnetic properties were investigated via AC susceptibility system. Throughout the analyses, Electrical resistivity measurements were taken in the range of 50 to 140 K with a standard fourpoint contact method by applying 50 mA DC current over the sample as a function of temperature for investigating the effect of annealing time on the superconductivity parameters on bulk and wire/strip samples. Eventually, the superconducting coil was produced by using produced (Bi,Pb)-2223 phase wire. On the other hand, two type Bi-2223 strips with different reinforcement materials were purchased for the outer sheath. These strips were used to prepare pancake type coils. In addition to this, AC losses, which is an important research topic for the strips used for making coils and superconducting coils were measured. Finally, in this thesis study, AC loses of the superconducting region having different geometries in the same area were calculated with the help of COMSOL package program.