Analisi di problemi termici e elettromagnetici accoppiati in cavi superconduttori

Abstract: 
Campi scientifici all'avanguardia, tra i quali il controllo di plasmi termonucleari e gli acceleratori di particelle, richiedono la creazione di campi magnetici estremamente intensi, che possono essere generati solamente tramite l'impiego di superconduttori. Tali materiali, se raffreddati al di sotto di una certa temperatura detta critica, sono infatti caratterizzati da una resistenza elettrica nulla, e ciò permette l'ottenimento di densità di corrente molto elevate senza incorrere in eccessive perdite per effetto Joule. Poiché i materiali di rilevanza industriale quali il Nb3Sn e il Nb-Ti operano in ambiente criogenico (-269°C) , il costo di test e prototipi è elevato, e quindi un attento lavoro numerico di analisi e ottimizzazione progettuale si rende necessario. La complessità di tali modelli numerici è dovuta alle forti non-linearità di questi materiali e da una notevole interdipendenza tra le proprietà termiche, elettriche e meccaniche. L'attività di ricerca svolta durante il dottorato ha riguardato lo sviluppo e utilizzo di un codice numerico per la simulazione dell’evoluzione nel tempo della distribuzione di temperatura e corrente all’interno dei cavi superconduttori. Sono stati analizzati vari casi di studio, sia nel campo di magneti per la fusione nucleare, sia in quello dei magneti per acceleratori di particelle. Nel primo caso, vengono tipicamente usati conduttori armati molto complessi del tipo Cable-In-Conduit, mentre nel secondo è più frequente l'uso dei cosiddetti cavi Rutherford. Verranno presentati alcuni dei problemi studiati evidenziando gli aspetti critici dell'analisi e gli elementi qualificanti dei modelli numerici sviluppati.
PhD ExpO Year: 
2014
Research Area: 
Ingegneria Elettronica