電磁場・熱場連成解析による超電導体中のクエンチ伝播評価

使用电磁场和热场耦合分析评估超导体中的失超传播

基本信息

批准号：
07858055
负责人：
橋爪秀利
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07858055/
关键词：
第2種超電導体臨界状態モデル数値解析クエンチ

项目摘要

一般に用いられている臨海状態モデルに基づく電流分布は、磁束量子が勾配を持って分布し、その結果得られると解釈できる。そこで、分子動力学的手法に基づいて、温度場が変化し磁束流・磁束クリープが存在する場合の磁束量子の分布を求め、その結果を基に温度変化を考慮することの可能なモデルを構築することに成功した。その結果、温度上昇時すなわち臨界電流密度が減少する場合には、従来の臨界状態モデルが適用可能であることが分かったが、逆の場合には、巨視的な電流密度の変化は現れず、電流密度が臨界電流密度より低くなり、臨界状態モデルが適用できないことが明かとなった。次に新たに得られたモデルに基づいて、温度変化が存在し、磁束流・磁束クリープの影響を考慮した場合の巨視的な電流分布を、有限要素法に基づいた電磁場・熱場連成問題解析コードで評価した。すなわち、ヒステリシス損失・磁束流によるエネルギー損失等を求め、熱場解析の熱源として評価し、熱場解析を実施し、得られた温度分布に従い、臨界電流密度・磁束流による等価抵抗・物性値を変化させ、再び電磁場解析を実施した。従って、例えば温度上昇の場合には臨界電流密度が低下し、電磁場解析の結果、磁束流が発生し、更なる温度上昇をまねき、最終的にはクエンチに至るが、この変化の様子を数値解析によって詳細に評価し、クエンチが進展する時とクエンチからの回復が期待できる場合の境界である安定限界を求めた。この結果、印可磁場が比較的小さい場合には従来からの簡単なモデルによる安定限界とほぼ良い一致を示したが、核融合炉条件の強磁場下では、磁束流による発熱が局在化するため、安定限界が非常に低下することが、明らかとなった。

基于常用的Sea-State模型的当前分布可以解释为用磁通量的梯度分布，因此由此产生。因此，基于分子动力学技术，我们成功构建了一个模型，该模型可以通过在温度场变化，磁通量流和蠕变存在时发现磁通量量子的分布来考虑温度的变化，并且根据结果，我们确定了磁通量的分布。结果，发现当温度升高时，即当临界电流密度降低时，可以应用常规的临界状态模型，但是在相反的情况下，当电流密度没有发生变化，并且电流密度变得低于临界电流密度，这清楚地表明无法应用临界状态模型。接下来，基于新获得的模型，当存在温度变化时，宏观电流分布以及磁通量流和通量蠕变的影响使用基于有限元方法的电磁和热场耦合问题分析代码考虑了磁通量和通量蠕变的影响。也就是说，确定了由磁通量流等引起的磁滞损失，能量损失等，并将热源评估为热场分析的热源，并进行了热场分析。根据获得的温度分布更改等效电阻和物理性能，并再次进行电磁场分析。因此，例如，当温度升高时，临界电流密度降低，电磁场分析会导致磁通量流动，导致进一步的温度升高，并最终导致淬火。但是，通过数值分析来详细评估了这种变化的状态，而稳定性限制是稳定性限制，这是何时从Quench中恢复到预期的Quench何时可以回收的范围。结果，当施加的磁场相对较小时，稳定性极限几乎与常规简单模型一致，但是已经揭示了在核融合反应器条件下强的磁场下，磁通量流量产生的热量，因此稳定性极限大大降低。