Entwicklung einer HTS CroCo Triplett Probe für Quenchuntersuchungen

Für den Einsatz von Hochtemperatursupraleitern (HTS) in zukünftigen Fusionsmagneten ist insbesondere das Verhalten eines HTS-Fusionsleiters im Fehlerfall, dem sog. Quench, von Interesse. Beie einem Quench verliert ein Stück des Leiters seine supraleitenden Eigenschaften und weist dann einen endlichen elektrischen Widerstand auf. Im Gegensatz zu aktuell in Fusionsmagneten eingesetzten Tieftemperatur-Supraleitern (LTS) breitet sich eine solche resistive Zone nur sehr langsam aus und es besteht die Gefahr, dass der HTS-Leiter lokal überhitzt und zerstört wird. Daher wird derzeit in einem internationalen Projekt eine Probe basierend auf dem HTS CroCo Leiterkonzept designt und gefertigt, die dann unter für einen Fusionsmagneten relevanten Bedingungen getestet und gezielt gequencht werden sollen.

Das Probendesign sieht Edelstahl-Halbschalen zur mechanischen Stabilisierung des Supraleiters mit eingesetzten Kupferteilen an den elektrischen Anschlussstellen vor. Beide Leiter werden von einem Klammergerüst gegen die wirkenden Lorentzkräfte stabilisiert. Die Ausbreitung des Quenches soll sowohl elektrisch durch eine Messung des Verlaufs der elektrischen Spannung entlang der Probe sowie durch die resultierende Erwärmung unterschiedlicher Teile der Probe (HTS CroCo, Helium, Stahlmantel) durch verschiedene Messtechniken bestimmt werden. Dies ermöglicht den Vergleich mit der bereits erfolgten thermohydraulischen Modellierung und soll ggf. den Bedarf der Verfeinerung des Modells dienen, um in Zukunft das Verhalten von HTS Fusionsmagneten mit größerer Sicherheit vorhersagen zu können.