Sviluppo e caratterizzazione di bulk superconduttori in MgB2 per sistemi di levitazione

• Main Author: Perini, Elena <1979>
• Other Authors: Morandi, Antonio
• Format: Doctoral Thesis
• Language: it
• Published: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna 2014
• Subjects: ING-IND/31 Elettrotecnica
• Online Access: http://amsdottorato.unibo.it/6240/

Superconduttori bulk in MgB2, ottenuti con tecnologia Mg-RLI brevettata da Edison Spa, sono stati oggetto di un'approfondita analisi in termini di forze di levitazione. Questo studio è stato preliminare per la progettazione di un innovativo sistema di levitazione lineare. I risultati ottenuti sperimentalmente sono stati validati attraverso modelli numerici sviluppati ad hoc. I campioni oggetto dello studio sono tre bulk in MgB2 rappresentativi delle tipiche forme usate nelle applicazioni reali: un disco, un cilindro, una piastra. I bulk sono stati misurati con un sistema di misura per le forze di levitazione realizzato a tale scopo. Un protocollo sperimentale è stato seguito per la caratterizzazione di base, sia in condizioni Field Cooling sia Zero Field Cooling, al quale sono state affiancate prove specifiche come la possibilità di mantenere inalterate le proprietà superconduttive attraverso la giunzione di più campioni con la tecnologia Mg-RLI. Un modello numerico è stato sviluppato per convalidare i risultati sperimentali e per studiare l'elettrodinamica della levitazione. Diverse configurazioni di rotori magnetici sono state accoppiate con un cilindro in MgB2 con lo scopo di valutare la soluzione ottimale; questo tema è stato apporofondito attraverso lo sviluppo di un software di simulazione che può tenere conto sia del numero di magneti sia della presenza di anelli in materiale magneti intercalati fra di essi. Studi analoghi sono stati portati avanti su una piastra di MgB2 per simulare il comportamento di una geometria piana. Un sistema di raffreddamento innovativo basato sull'azoto solido è stato studiato per poterlo accoppiare con un sistema di levitazione. Il criostato progettato è costituito da due dewar, uno dentro l'altro; quello interno ha lo scopo di raffreddare l'MgB2 mentre quello esterno di limitare delle perdite verso l'esterno. Il criopattino così ottenuto è accoppiato in condizioni FC ad una rotaia formata da magneti permanenti in NdFeB. === A complet analysis about the superconduction levitaton forces of various MgB2 samples has been performed as preliminary study for an innovative linear levitating system. MgB2 bulks are produced by the Reactive Liquid Infiltration (Mg-RLI) method developed by Edison SpA. The experimental results are also evaluated by means of numerical models. A new measurement system have been developed to perform an evaluation of the levitation forces of three MgB2 bulks as case study: a disc, a cylinder and a slab. The possibility to joint different pieces of bulk has been proved, such as the optimal relaxation time of this material (S=0.009 @ 33K). A numerical model has been developed to evaluate the experimental results of the MgB2 disc and to investigate the electrodynamics of levitation. Several types of permant magnets (PM) configuration have been coupled with a MgB2 cylinder to tentatively determine the best configuration; that has been also numerical evaluated by means of a numerical model which take into account the number of the PMs and the presence of rings of magnetic material between them to form a rotor. Similar studies has been carried out on a planar geometry by a MgB2 slab and different PM configuration. An innovative refrigeration method based on solid nitrogen has been studied to be coupled with a levitation system. The cryostat consists of two nested dewars, built by differents materials; the internal one lodge four MgB2 slabs while the external one reduce the thermal losses. A guideway made of NdFeB permanent magnets has been realized to test in Field Cooling configuration the possibility to use MgB2 – RLI for levitating systems.