Probing Evolution of the Flux-Pinning Landscape in REBCO Coated Conductors Caused by Gamma Irradiation Using DC and AC Magnetometry: A Novel Approach to Tokamak Magnet Material Development
Probing Evolution of the Flux-Pinning Landscape in REBCO Coated Conductors Caused by Gamma Irradiation Using DC and AC Magnetometry: A Novel Approach to Tokamak Magnet Material Development
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使用直流和交流磁力测定法探测伽马辐照引起的 REBCO 涂层导体中磁通钉扎景观的演变：托卡马克磁体材料开发的新方法
DOI：
10.1007/s10948-023-06663-9
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发表时间：
2023
影响因子：
1.8
通讯作者：
Campbell H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Campbell H
优化用于核聚变的REBCO涂层导体带将有助于提高未来托卡马克反应堆发电厂磁体部件的寿命。这项工作的重点是探索一种新的方法，对REBCO磁带的辐照研究，利用多个磁测量探测的REBCO磁通钉扎景观的演变比其他研究中报道的更深入，以确定影响性能的主要限制因素的目的。进行了伽马辐照实验，并讨论了使用物理性能测量系统（PPMS）的DC和AC磁测量的预/后辐照结果。磁化临界电流密度（Jc）在所有样品中随着剂量的增加而降低，除了银覆盖层的样品不含人工钉扎中心（APC），其中Jc随剂量增加。去除铜稳定剂加上APC的存在允许γ辐射诱导钉扎力最大峰位移，从照射前的14 T以上到照射后的9 T以下。磁通蠕变率随钉扎景观的变化而变化，Jc降解的程度与辐照后蠕变率的波动直接相关。临界温度和抗磁饱和的变化也对应于Jc和磁通蠕变率的变化。从这项研究的主要结论是，磁通蠕变率最小化的关键是在融合相关的操作条件下的性能维护。磁通蠕动表现为所有高温超导机器中的问题AC损耗;因此，未来的工作将集中在减少/预防该现象，以提高任何应用中的性能寿命。
Optimisation of REBCO coated conductor tapes specifically for use in nuclear fusion will help improve the magnet component lifetimes in future tokamak reactor power plants. The focus of this work was exploration of a novel approach to irradiation studies on REBCO tapes, utilising multiple magnetic measurements to probe evolution of the REBCO flux-pinning landscape more deeply than reported in other studies, for the purpose of identifying primary limiting factors affecting performance. Gamma irradiation experiments were conducted, and pre-/post-irradiation results from DC and AC magnetic measurements using a Physical Property Measurement System (PPMS) are discussed. Magnetisation critical current density (Jc) decreased in all samples with increasing dose, except for the silver overlayer-only samples which did not contain artificial pinning centres (APCs), whereJcincreased with dose. Removal of the copper stabiliser coupled with the presence of APCs allowed gamma irradiation to induce pinning force maximum peak shifts, from above 14 T before irradiation to below 9 T afterwards. Flux creep rate varied with the evolving pinning landscape, and the degree ofJcdegradation directly correlated with creep rate fluctuations post-irradiation. Changes in critical temperature and diamagnetic saturation also corresponded with changes inJcand flux creep rate. The major conclusion from this study was that minimisation of flux creep rate is the key to maintenance of performance under fusion-relevant operating conditions. Flux creep manifests as problematic AC losses in all high-temperature superconducting machines; therefore, future work will focus on reduction/prevention of the phenomenon to enhance longevity of performance in any application.
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