Contribution à l'étude des aimants supraconducteurs utilisant des matériaux supraconducteurs à haute température de transition PDF Download
Are you looking for read ebook online? Search for your book and save it on your Kindle device, PC, phones or tablets. Download Contribution à l'étude des aimants supraconducteurs utilisant des matériaux supraconducteurs à haute température de transition PDF full book. Access full book title Contribution à l'étude des aimants supraconducteurs utilisant des matériaux supraconducteurs à haute température de transition by Thibault Lecrevisse. Download full books in PDF and EPUB format.
Book Description
L'apparition ces dernières années de supraconducteurs réalisés industriellement utilisant des composés à haute température de transition offre la possibilité de nouveaux développements en magnétisme supraconducteur. En effet ils permettent d'augmenter le champ magnétique généré en conservant une cryogénie classique à 4,2K d'une part, et ils ouvrent la voie à des développements d'aimants supraconducteurs fonctionnant entre 10 et 30K d'autre part. Les matériaux supraconducteurs à haute température critique sont alors indispensables pour dépasser les inductions magnétiques de 16 T (cas de l'insert dipolaire HTc pour le Large Hadron Collider du CERN) ou augmenter la densité spécifique d'énergie stockée dans un SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage, cas du projet ANR SuperSMES).Les atouts incontestables (température critique, champ magnétique critique, résistance mécanique) apportés par l'utilisation des matériaux supraconducteurs à haute température critique tels que l'YBaCuO dans les aimants supraconducteurs demandent de relever quelques défis. Leur comportement est encore mal compris, surtout lors des transitions résistives. Arriver à protéger ces conducteurs requiert une réflexion nouvelle sur les systèmes de protection destinés à éviter les dégradations thermiques et mécaniques. La réponse à la question « peut-on utiliser ces matériaux de manière pérenne dans les aimants supraconducteurs ? » est incontournable.Des éléments de réponse sont donnés ici. L'utilisation des conducteurs est abordée à travers différentes études expérimentales permettant de mieux connaître le conducteur (caractérisation électrique et modélisation de la surface critique) d'une part et de définir les étapes clés de la fabrication des aimants supraconducteurs à haute température de transition (étude des jonctions entre conducteurs ou entre galettes) d'autre part. Cette étude a abouti à la réalisation de deux prototypes d'aimants ayant permis d'identifier les difficultés liées à l'utilisation des rubans d'YBaCuO. Un modèle thermoélectrique des supraconducteurs à haute température de transition est développé et un code numérique basé sur le logiciel de calcul par Eléments Finis CASTEM permet d'étudier le phénomène de transition résistive, ou quench, dans un conducteur et dans un aimant. Le code a été validé sur des essais réalisés au Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses de Grenoble. Les résultats obtenus ont permis la définition des conducteurs pour les deux projets liés à la thèse et la validation de la protection.
Book Description
L'apparition ces dernières années de supraconducteurs réalisés industriellement utilisant des composés à haute température de transition offre la possibilité de nouveaux développements en magnétisme supraconducteur. En effet ils permettent d'augmenter le champ magnétique généré en conservant une cryogénie classique à 4,2K d'une part, et ils ouvrent la voie à des développements d'aimants supraconducteurs fonctionnant entre 10 et 30K d'autre part. Les matériaux supraconducteurs à haute température critique sont alors indispensables pour dépasser les inductions magnétiques de 16 T (cas de l'insert dipolaire HTc pour le Large Hadron Collider du CERN) ou augmenter la densité spécifique d'énergie stockée dans un SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage, cas du projet ANR SuperSMES).Les atouts incontestables (température critique, champ magnétique critique, résistance mécanique) apportés par l'utilisation des matériaux supraconducteurs à haute température critique tels que l'YBaCuO dans les aimants supraconducteurs demandent de relever quelques défis. Leur comportement est encore mal compris, surtout lors des transitions résistives. Arriver à protéger ces conducteurs requiert une réflexion nouvelle sur les systèmes de protection destinés à éviter les dégradations thermiques et mécaniques. La réponse à la question « peut-on utiliser ces matériaux de manière pérenne dans les aimants supraconducteurs ? » est incontournable.Des éléments de réponse sont donnés ici. L'utilisation des conducteurs est abordée à travers différentes études expérimentales permettant de mieux connaître le conducteur (caractérisation électrique et modélisation de la surface critique) d'une part et de définir les étapes clés de la fabrication des aimants supraconducteurs à haute température de transition (étude des jonctions entre conducteurs ou entre galettes) d'autre part. Cette étude a abouti à la réalisation de deux prototypes d'aimants ayant permis d'identifier les difficultés liées à l'utilisation des rubans d'YBaCuO. Un modèle thermoélectrique des supraconducteurs à haute température de transition est développé et un code numérique basé sur le logiciel de calcul par Eléments Finis CASTEM permet d'étudier le phénomène de transition résistive, ou quench, dans un conducteur et dans un aimant. Le code a été validé sur des essais réalisés au Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses de Grenoble. Les résultats obtenus ont permis la définition des conducteurs pour les deux projets liés à la thèse et la validation de la protection.
Book Description
UNE ETUDE COMPARATIVE DES SYSTEMES SUPRACONDUCTEURS A HAUTE TEMPERATURE CRITIQUE (YTTRIUM/BARIUM/CUIVRE/OXYGENE) ET (BISMUTH/STRONTIUM/CALCIUM/CUIVRE/OXYGENE) EST MENEE A TRAVERS LEUR PROPRIETES STRUCTURALES, DE TRANSPORT ELECTRONIQUE ET MAGNETIQUES. LES CONDITIONS D'OBTENTION DES PHASES SUPRACONDUCTRICES DE CES DEUX SYSTEMES (CERAMIQUES ET MONOCRISTAUX) SONT OPTIMISEES GRACE A UNE ETUDE PRECISE DES PARAMETRES (COMPOSITION, TEMPERATURE) EN LIAISON AVEC UNE ETUDE STRUCTURALE SYSTEMATIQUE. LE DOPAGE DU SECOND SYSTEME PAR LE PLOMB DIVALENT PERMET DE METTRE EN EVIDENCE UNE SUPRACONDUCTIVITE A UNE TEMPERATURE AUSSI HAUTE QUE CENT SEPT DEGRES KELVIN A CAUSE DE LA PRESENCE DE SEQUENCES DE TROIS PLANS (CUIVRE-OXYGENE) CONSECUTIFS DANS LA MAILLE ELEMENTAIRE. LES DOPAGES REALISES SUR LES DEUX SYSTEMES (TERRES RARES OU IONS TRIVALENTS, NOTAMMENT) PERMETTENT DE DEGAGER LE ROLE CENTRAL DES PORTEURS DE CHARGES, ISSUS DES BANDES (CUIVRE-OXYGENE) DANS L'ETABLISSEMENT DE L'ETAT SUPRACONDUCTEUR A HAUTE TEMPERATURE CRITIQUE. ENFIN, UNE CORRELATION ENTRE TEMPERATURE CRITIQUE ET DENSITE EFFECTIVE DE PORTEURS LIBRES A L'AMBIANTE, EST ETABLIE DANS LE SECOND SYSTEME AYANT SUBI PLUSIEURS TYPES DE SUBSTITUTION ET TRAITEMENT THERMIQUE. CETTE CORRELATION ABOUTIT A UNE COURBE SEMBLABLE A CELLE OBTENUE DANS TOUS LES AUTRES SYSTEMES A HAUTE TEMPERATURE CRITIQUE CONTENANT DU CUIVRE. ON PEUT RELIER QUALITATIVEMENT CETTE PROPRIETE COMMUNE A UN MODELE PREVOYANT LA FORMATION DE BIPOLARONS PLUTOT QUE DES PAIRES CLASSIQUES DE COOPER DANS LE MECANISME RESPONSABLE DE LA SUPRACONDUCTIVITE A HAUTE TEMPERATURE CRITIQUE
Book Description
Ce travail est une contribution à l'étude des propriétés de transport des supraconducteurs à haute température critique. En l'absence de champ magnétique appliqué, l'effet de la granularité sur les propriétés électriques, en corrélation avec la dimensionnalité du réseau de grains du matériau (3D ou 2D) a été mis en évidence. Dans le cas d'une céramique (réseau 3D de grains), les effets linéaires et non lineaires s'expliquent dans le cadre d'une transition de phase du second ordre. Dans le cas d'une couche mince granulaire (réseau 2D de grains), les résultats obtenus s'interprètent dans le cadre d'une transition de type topologique: transition Berezinskii, Kosterlitz et Thouless. L’étude de l'état mixte de deux familles de cuprates (Bi-2212 et Tl-2212) a mis en valeur le caractère très anisotrope et lamellaire de ces matériaux. Les résultats obtenus sur le compose Bi-2212 s'interprètent dans le cadre du modèle de reptation du flux. Dans le cas du compose Tl-2212, les caractéristiques v-i s'expliquent en terme de transition de phase solide désordonne-liquide affectant le réseau de lignes de vortex. L’étude du diagramme de phase (h, t) de ce compose montre l'existence d'un changement de comportement entre deux régimes dominés par des fluctuations thermiques de nature tridimensionnelles ou bidimensionnelles
Book Description
La découverte des supraconducteurs à Haute Température Critique en 1986 relance l'intérêt porté à la supraconductivité. Ces matériaux sont arrivés à un stade où leur utilisation dans des dispositifs électrotechniques est envisageable. Néanmoins, il est primordial de connaître leurs pertes AC précisément pour dimensionner correctement les dispositifs. C'est pourquoi nous avons étudié dans un premier temps ces pertes AC dans un supraconducteur. Un modèle analytique applicable à une géométrie cylindrique (bobinages) a été ainsi développé et comparé à un modèle numérique. Nous avons réalisé des mesures expérimentales afin de comparer ces différents modèles. Dans le cadre du projet Européen READY, un transformateur supraconducteur monophasé HTC de 41 kVA a été entièrement dimensionné sur les plans électromagnétiques, thermiques et mécaniques. Ce transformateur, entièrement froid, pourra fonctionner dans l'azote liquide jusque vers 65 K ou l'hélium gazeux pour atteindre des températures inférieures. H sera refroidi par un tube puisé. De nombreuses expériences ont été faites pour valider nos choix et nous apporter certaines données expérimentales indispensables comme les pertes fer à froid où la résistance thermique de contact. Enfin, une étude très préliminaire sur différents transformateurs supraconducteurs d'une puissance de 30 MVA a permis de montrer l'intérêt de la technologie supraconductrice sur ces dispositifs.
Author: Pierre Bordet Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 219
Book Description
NOUS AVONS UTILISE LA DIFFRACTION DES RAYONS X ET DES NEUTRONS AINSI QUE L'ETUDE DES SEUILS D'ABSORPTION X AFIN DE DETERMINER LES STRUCTURES CRISTALLOGRAPHIQUES OU MAGNETIQUES DE COMPOSES DE CES DEUX SERIES. DANS LA PREMIERE PARTIE, PORTANT SUR LA SERIE DES STANNURES DE TERRES RARES ET METAUX PRECIEUX, NOUS DETERMINONS LA STRUCTURE DE LA PHASE I PAR AFFINEMENT D'UN DIAGRAMME DE POUDRE COLLECTE AVEC LE RAYONNEMENT SYNCHROTRON. NOUS ETUDIONS PLUSIEURS COMPOSES EN PHASES I ET I PAR MESURE DE SEUILS D'ABSORPTION X ET MONTRONS NOTAMMENT QUE L'YTTERBIUM EST DANS UN ETAT DE VALENCE INTERMEDIAIRE DANS LE STANNURE DE RHODIUM ET D'YTTERBIUM SUPRACONDUCTEUR A 8 K. NOUS ETUDIONS ENSUITE LES RELATIONS ENTRE STRUCTURE MAGNETIQUE, SUPRACONDUCTIVITE ET COMPOSITION CHIMIQUE DANS LE STANNURE DE RHODIUM ET D'ERBIUM EN PHASE II, SUPRACONDUCTEUR REENTRANT. NOUS DETERMINONS LA STRUCTURE MAGNETIQUE ET MONTRONS QUE L'ORDRE MAGNETIQUE EST ETABLI A COURTE DISTANCE. DANS LA DEUXIEME PARTIE, NOUS ETUDIONS LES STRUCTURES DE PLUSIEURS CUPRATES SUPRACONDUCTEURS APPARTENANT AUX SYSTEMES Y-BA-CU-O ET (BI, PB)-SR-CA-CU-O, AINSI QUE DES COMPOSES VOISINS. NOUS APPROFONDISSONS PLUS SPECIALEMENT LES PROBLEMES LIES A LA STOICHIOMETRIE DE CES COMPOSES, EN RELATION AVEC LEURS PROPRIETES PHYSIQUES. ENFIN, NOUS COMPARONS LES STRUCTURES DES DIFFERENTS COMPOSES CONNUS ET DISCUTONS DE LA VALENCE DU CUIVRE DANS CES COMPOSES
Book Description
Le developpement de nouveaux materiaux supraconducteurs et la mise au point de processus de fabrication de cables comme les films YBaCuO, permettent d'envisager de nouvelles application. Pour l'etude des applications industrielles, il est necessaire de connaitre les caracteristiques electromagnetiques de ces nouveaux materiaux. Pour tous les supraconducteurs, la difficulte reside dans la reconstitution de la loi electrique locale E(J), a partir des mesures. Ce livre consiste donc a la mise au point d'outils theoriques et experimentaux permettant la caracterisation des materiaux supraconducteurs a haute temperature critique. Les travaux ont principalement ete menes sur deux methodes: la methode MB, qui consiste a effectuer des mesures sur une bobine puis a extraire les proprietes du ruban supraconducteur et le field mapping, qui repose sur la mesure d'une cartographie de l'induction magnetique. Ces methodes ont ete testee et validee tant au niveau experimental que theorique.
Author: Patricia de Rango Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 168
Book Description
POUR OBTENIR DES DENSITES DE COURANT CRITIQUE DE TRANSPORT ELEVEES DANS LES MATERIAUX SUPRACONDUCTEURS A HAUTE T#C, IL EST NECESSAIRE D'INDUIRE UNE ORIENTATION CRISTALLOGRAPHIQUE PREFERENTIELLE. LES PRINCIPAUX PROCEDES PROPOSES A TRAVERS LA LITTERATURE REPOSENT SUR UNE CROISSANCE EN PHASE LIQUIDE, CONTROLEE PAR LES GRADIENTS THERMIQUES. NOUS AVONS DEVELOPPE UNE NOUVELLE METHODE DE TEXTURATION DE CES MATERIAUX, PAR LE CHAMP MAGNETIQUE. UN DISPOSITIF PERMETTANT D'ATTEINDRE 1200C SOUS UN CHAMP MAGNETIQUE DE 8 T A ETE REALISE. LES CRISTALLITES D'YBA#2CU#3O#7 ET D'RBA#2CU#3O#7 (R=TERRE RARE) S'ORIENTENT DANS L'ARGENT LIQUIDE A 1020C. CECI CONFIRME QUE L'ANISOTROPIE DE SUSCEPTIBILITE DANS L'ETAT PARAMAGNETIQUE EST TOUJOURS PRESENTE AU VOISINAGE DE LA TEMPERATURE DE DECOMPOSITION PERITECTIQUE. NOUS AVONS ENSUITE MONTRE QU'IL ETAIT POSSIBLE DE TEXTURER LE COMPOSE YBA#2CU#3O#7 PAR SOLIDIFICATION SOUS CHAMP MAGNETIQUE. LES FIGURES DE POLE OBTENUES PAR DIFFRACTION DE RAYONS X ET LES MESURES D'AIMANTATION CONFIRMENT L'ALIGNEMENT DE L'AXE C PARALLELEMENT AU CHAMP MAGNETIQUE. CE PROCEDE A DEJA PERMIS D'OBTENIR DES J#C ELEVEES EN FORT CHAMP MAGNETIQUE A 77 K. NOUS DECRIVONS AUSSI UNE METHODE DE TEXTURATION D'YBA#2CU#3O#7 PAR LA VOIE DES GRADIENTS THERMIQUES HORS DU CHAMP MAGNETIQUE. NOUS PRESENTONS EGALEMENT UNE METHODE DE PREPARATION DU COMPOSE BI#2SR#2CA#2CU#3O#1#0, (TC=110 K). L'ETUDE DES PROPRIETES MAGNETIQUES A PERMIS DE DETERMINER UNE LIGNE D'IRREVERSIBILITE H*(T), SEPARANT LA ZONE BAS CHAMP, BASSE TEMPERATURE, OU L'AIMANTATION EST IRREVERSIBLE, DE LA ZONE HAUT CHAMP, HAUTE TEMPERATURE, OU L'AIMANTATION EST REVERSIBLE. UN MODELE DE SUPER RESEAU CONSTITUE DE FEUILLETS ALTERNATIVEMENT SUPRACONDUCTEURS ET NORMAUX OU LA SUPRACONDUCTIVITE EST INDUITE PAR EFFET DE PROXIMITE A ETE DEVELOPPE
Book Description
LES PERFORMANCES DESORMAIS INTERESSANTES DES SUPRACONDUCTEURS A HAUTE TEMPERATURE CRITIQUE DECOUVERTS DANS LES ANNEES 86/87 RENDENT POSSIBLE L'ETUDE ET LA REALISATION DE SUSPENSIONS MAGNETIQUES SUPRACONDUCTRICES STABLES TOTALEMENT PASSIVES CONTRAIREMENT AUX PALIERS MAGNETIQUES CLASSIQUES. LES OXYDES SUPRACONDUCTEURS SONT DES MATERIAUX COMPLEXES, AUSSI POUR OPTIMISER LES PERFORMANCES D'UNE SUSPENSION MAGNETIQUE ASSOCIANT AIMANTS PERMANENTS ET SUPRACONDUCTEURS, IL EST NECESSAIRE DE REALISER DE NOMBREUSES CARACTERISATIONS EXPERIMENTALES. DIFFERENTS PARAMETRES ONT ETE RETENUS: FORCES VERTICALE ET TRANSVERSALE ESSENTIELLES POUR LA LEVITATION, COURBE D'AIMANTATION QUI REGIT L'INTERACTION MAGNETIQUE, MAIS AUSSI LES CARTES DE FLUX PIEGE QUI PERMETTENT D'OBTENIR LA REPARTITION DES COURANTS MACROSCOPIQUES ET LA STRUCTURE GRANULAIRE DE L'ECHANTILLON. LES ECHANTILLONS SUPRACONDUCTEURS UTILISES SONT DES COMPOSES D'YBACUO ELABORES SOUS CHAMP MAGNETIQUE AU LABORATOIRE E.P.M. POUR DEVELOPPER DES FORCES DE LEVITATION IMPORTANTES, IL EST NECESSAIRE D'ASSOCIER DES PASTILLES SUPRACONDUCTRICES A GROS GRAINS ORIENTES ET DES STRUCTURES D'AIMANTS A FORT GRADIENT DE CHAMP. LES FORCES DE STABILISATION TRANSVERSALE EXIGENT DES STRUCTURES D'AIMANTS PERMANENTS A FORT GRADIENT DE CHAMP TRANSVERSAL, UN VOLUME SUPRACONDUCTEUR AIMANTE IMPORTANT ET UN REFROIDISSEMENT SOUS CHAMP. QUELQUES SIMULATIONS NUMERIQUES SIMPLES ONT PERMIS DE MIEUX COMPRENDRE L'INFLUENCE DES DIFFERENTES STRUCTURES D'AIMANTS SUR LES SUPRACONDUCTEURS. ENFIN, UN PREMIER DIMENSIONNEMENT DE SUSPENSION MAGNETIQUE A STRUCTURE HYBRIDE DISSOCIEE ALLIANT TRES BONNES PERFORMANCES VERTICALES ET UNE STABILITE TRANSVERSALE ET LA REALISATION D'UN COUPLEUR MAGNETIQUE SUPRACONDUCTEUR UTILISANT LES INTERACTIONS MAGNETIQUES TRANSVERSALES ENTRE SUPRACONDUCTEURS ET DES STRUCTURES D'AIMANTS ONT CONCLUT CETTE ETUDE
Author: Sophie de Brion Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 159
Book Description
LA TECHNIQUE DE LA LAME VIBRANTE A ETE APPLIQUEE A L'ETUDE DES SUPRACONDUCTEURS A HAUTE TEMPERATURE CRITIQUE, POUR LEURS PROPRIETES ANELASTIQUES D'ABORD, POUR LA DYNAMIQUE DES VORTEX ENSUITE. DANS LA GAMME DE TEMPERATURE 4K-300K, NOUS AVONS MESURE LA DISSIPATION ET LE MODULE D'YOUNG, A UNE FREQUENCE DE 1 KHZ ENVIRON, DANS DES CERAMIQUES YBACUO (PHASE 123) DE DIFFERENTES TENEURS EN OXYGENE (VARIANT DE O#6 A O#7). NOUS AVONS OBSERVE PLUSIEURS PICS DE DISSIPATION. UNE ETUDE DETAILLEE DE LA PHASE TETRAGONALE (DE O#6 A O#6#.#4) A MIS EN EVIDENCE UN SEUL PROCESSUS DE RELAXATION, ACTIVE THERMIQUEMENT AVEC UNE ENERGIE DE 0,1 EV ET DONT L'AMPLEUR DEPEND DE LA TENEUR EN OXYGENE DU COMPOSE ET DE SON TRAITEMENT THERMIQUE. CETTE RELAXATION A ETE ATTRIBUEE AUX MOUVEMENTS DE CERTAINS ATOMES D'OXYGENE DES PLANS CUO. SOUS CHAMP MAGNETIQUE (JUSQU'A 8 TESLA), DANS LA GAMME DES TEMPERATURES INFERIEURES A LA TEMPERATURE CRITIQUE SUPRACONDUCTRICE, NOUS AVONS MESURE UN CRISTAL YBACUO A DEUX CONCENTRATIONS D'OXYGENE DIFFERENTES (O#6#,#9 ET O#6#,#6) AINSI QUE, A TITRE DE COMPARAISON, UN CRISTAL BISRCACUO (PHASE 2212). A BASSE TEMPERATURE, NOUS AVONS OBSERVE LA CONTRIBUTION DES VORTEX PIEGES DANS UN ETAT IRREVERSIBLE. A PLUS HAUTE TEMPERATURE, CETTE CONTRIBUTION DISPARAIT DEFINISSANT AINSI UNE LIGNE D'IRREVERSIBILITE AU-DELA DE LAQUELLE LES VORTEX SONT DANS UN REGIME REVERSIBLE. CETTE LIGNE A ETE ETUDIEE POUR DIFFERENTES ORIENTATIONS DU CHAMP MAGNETIQUE PAR RAPPORT AUX PLANS CUO. ELLE A ETE INTERPRETEE EN TERME DE DEPIEGEAGE ACTIVE THERMIQUEMENT DES VORTEX
Author: Thibault Lecrevisse
Author: Thibault Lecrevisse
Author: MICHEL.. RATEAU
Author: Abdellatef Smina
Author: Guillaume Donnier-Valentin
Author: Jean Marty
Author: Pierre Bordet
Author: Julien Leclerc
Author: Patricia de Rango
Author: PATRICK.. HIEBEL
Author: Sophie de Brion