Quench (supraconductivité)

Under Quench (en anglais pour quench pour intercepter, supprimer, essuyer) est défini comme la transition soudaine d'un supraconducteur de l'état supraconducteur à l'état normalement conducteur en raison du dépassement de la température critique . En raison de la résistance désormais finie, des tensions élevées et une grande quantité de chaleur se produisent, ce qui peut conduire à des contournements à travers l'isolation électrique et, dans de rares cas, à la destruction du supraconducteur. Le liquide de refroidissement qui s'évapore au cours du processus peut faire éclater le récipient du cryostat en raison de la surpression qui en résulte .

La trempe est particulièrement dangereuse avec les bobines supraconductrices , car là toute l' énergie du champ est soudainement convertie en chaleur lorsque la supraconductivité se décompose.

Une trempe peut avoir plusieurs causes:

1. Si des faisceaux entiers de flux d' un supraconducteur de type II se détachent de leurs centres d'attache en raison de fluctuations de température ou de vibrations, ils migrent à travers le supraconducteur à grande vitesse en raison de la force de Lorentz . Ce mouvement et la transition associée à la conduction normale dans le faisceau fluvial entraînent une grande quantité de chaleur. Cela conduit à son tour à une expansion de la zone normalement conductrice, ce qui conduit à un chauffage supplémentaire. Le liquide de refroidissement s'évapore et le serpentin passe complètement en conduction normale très rapidement.
2. Une défaillance du refroidissement entraîne également une trempe dès que la température critique est dépassée. Ce fait est utilisé, par exemple, dans le cas d'un arrêt d'urgence d'un dispositif MRT, dans lequel l'hélium liquide est volontairement soufflé en peu de temps.
3. En particulier lors de la charge d'aimants supraconducteurs, de grandes forces sont exercées sur la bobine. Cela conduit à une flexion en forme de tonneau de la bobine entière, dans laquelle les fils individuels se déplacent parfois brusquement. Avec ce mouvement dans le champ magnétique, un flux de courant et donc une génération de chaleur sont induits dans le cuivre normalement conducteur.

En revêtant le supraconducteur avec une couche de conducteur normal à faible résistance ou des fils de cuivre environnants conçus de manière appropriée, les conséquences négatives peuvent être évitées ou atténuées.

Si une conduction normale se produit dans certaines zones, un court-circuit est généré par la couche à faible résistance, ce qui signifie que le chauffage a lieu plus lentement.

Avec une mesure de tension continue, le supraconducteur peut être automatiquement connecté à une résistance de charge externe lorsqu'une valeur critique est dépassée , dans laquelle l'excès d'énergie électrique est converti en chaleur.

Littérature

• Yukikazu Iwasa: Études de cas sur les aimants supraconducteurs: problèmes de conception et de fonctionnement . 2e édition. Springer, 2009, ISBN 978-0-387-09799-2 .