Messung der Magnetisierung und der hysteretischen Verluste an Nb3Sn-Multifilamentleitern bei 4,2K

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit behandelt die Untersuchung der Magnetisierung und der hysteretischen Verluste an Nb3Sn-Multifilamentleitern bei 4,2K. Es wurden je zwei Drähte zweier europäischer Hersteller zur Untersuchung herangezogen.<br />Die Optimierung der gemessenen Drähte wurde im Hinblick auf den Bau des thermonuklearen Fusionsreaktors ITER durchgeführt, um möglichst hohe kritische Stromdichten bei gleichzeitig gutem Restwiderstandsverhältnis (RRR) und geringen Hystereseverlusten zu erzielen. Es wurden nicht nur das Drahtdesign sowie der Produktionsprozess, sondern auch der Diffusionsglühzyklus, der notwendig ist, um die supraleitende Verbindung hervorzubringen, optimiert.<br />Das erste Kapitel gibt eine kurze Einführung in die Entdeckung der Supraleitung durch H. K. Onnes und die historische Entwicklung bis hin zur Gegenwart.<br />Im zweiten Kapitel werden die technischen Anforderungen an Supraleiter für den breiteren Gebrauch in Industrie und Technik besprochen sowie auf gängige Herstellungsverfahren für technische Supraleiter eingegangen.<br />Weiters werden Aufnahmen der gemessenen Proben mit einem Rasterelektronenmikroskop gezeigt.<br />Kapitel drei soll die Ideen darlegen, die hinter dem Bau des ITER stehen. Es wird das Grundprinzip der Kernfusion erläutert und der technische Aufbau des Fusionsreaktors, insbesondere die Strategien zum magnetischen Einschluss des Plasmas und der Heizung desselben, erklärt. Nach einem umfassenden Überblick über die phänomenologischen Aspekte der Supraleitung werden in Kapitel vier die Theorie der Wechselfeldverluste sowie die Grundlagen zur Messung derselbigen besprochen.<br />In Kapitel fünf werden schließlich die Vorbereitung der Proben, die Wärmebehandlung, der sie unterzogen wurden, der Messvorgang sowie die Ergebnisse der einzelnen Untersuchungen erläutert. Weiters werden Fotografien unterschiedlicher Schliffe der gemessenen Proben abgebildet.<br />Kapitel sechs erklärt die Messanlage, in der die Messungen zur Bestimmung der hysteretischen Verluste durchgeführt wurden. Besonderes Augenmerk wurde auf die letzten Veränderungen zur Verbesserung der Genauigkeit und Reproduzierbarkeit gelegt. Dadurch soll es später Studenten möglich sein, umfassendes Verständnis über den Aufbau und die Funktionsweise der Messapparatur zu erhalten.<br />