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

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.

Un concetto innovativo di limitatore di corrente di guasto superconduttivo

The thesis topic concerns the limitation of fault current high temperature superconducting (HTS), reported in scientific literature by the acronym HTSFCL (High Temperature Superconducting Fault Current Limiter) or more commonly with SFCL. These devices, at least in their ideal concept, turn on limiting short-circuit current only when the event of failure occurs, and are transparent to the network during normal operating conditions. The thesis is therefore focused on the study of diff�erent types of SFCL and results in the production of a new and original concept of superconducting limiter, called "DC Resistive SFCL". It has designed and patented in the Department of Electrical Engineering University of Bologna. The author and ing. Antonio Morandi (tutor) are the inventors. The objective of the thesis is therefore to propose a type of SFCL which may have the potential to be a viable economic solution as well as technique. The innovative concept of DC Resistive SFCL device, in fact, provides a DC operating conditions for the used superconducting (SC). It allows the use of cryogen-free solutions for cooling system and the exploitation of cheap SC materials (MgB2), both of reality are already commercially existing and indeed precluded by the types of SFCL which provides an AC operating conditions for the used SC material.