Kas novērš dielektrisko sabrukumu lakotās daudzslāņu folijas izolācijas segās, kuru laukums ir mazāks par 10 teslām?

Starptautiskā virzība uz augsta lauka supravadītāju infrastruktūru paātrinās nepieredzētā tempā. Sākot ar komerciāliem kodolsintēzes reaktoriem (piemēram, augsta lauka sfēriskiem tokamakiem un stellaratoriem) un nākamās paaudzes daļiņu paātrinātājiem līdz īpaši augsta lauka medicīniskajai attēlveidošanai (11,7 T+ MRI) un Maglev transporta režģiem, suverēnās ekonomikas iegulda lielus līdzekļus vairāku Tesla magnētiskajās sistēmās.

Šajās augstas enerģijas sistēmās supravadošās spoles darbojas kriogēnās temperatūrās, kas iegremdētas šķidrā hēlijā vai piespiedu superkritiskajā hēlija plūsmā. Lai samazinātu dzesēšanas jaudu, daudzslāņu izolācijas (MLI) segas ieskauj auksto masu. Tomēr darbība magnētiskajos laukos, kas pārsniedz 10 Tesla, rada intensīvu elektrisku un mehānisku risku: izraisītu pārejošu dielektrisku bojājumu.

Straujas magnētiskā lauka pieauguma, impulsu plazmas darbību vai pēkšņu avārijas magnētu izlādi (dzēš) laikā ātras magnētiskās plūsmas izmaiņas izraisa ievērojamus pārejošus spriegumus blakus esošajos vadošās folijas slāņos. Parastās neizolētās folijas kaudzes vai slikti ekranētās segās šie spriegumi pārsniedz vakuuma spraugas dielektriskās sadalīšanās slieksni. Iegūtā elektriskā loka izdegšana caur foliju sadedzina caurumus, metina blakus esošos slāņus termiskajos īssavienojumos un izsauc magnētu slāpēšanu, kas var izraisīt miljoniem dolāru aprīkojuma bojājumus un iekārtas dīkstāves.

Lakotas daudzslāņu alumīnija folijas izolācijas segas nodrošina galīgo rūpniecisko aizsardzību. Savienojot augstas tīrības pakāpes alumīnija folijas (1000 un 8000 sērijas) ar submikronu, augstas dielektriskās šķērssavienojuma polimērkeramikas barjerlakām , šis materiāls nodrošina augstu dielektrisko sabrukšanas izturību, novērš induktīvās dzirksteles veidošanos, novērš gāzu veidošanos un samazina MLI seguma ietilpīgās montāžas izmaksas par vairāk nekā 5 0%..

Augstas tīrības pakāpes alumīnija folijas strukturālās īpašības

Kriogēnajiem termiskā starojuma vairogiem, kas darbojas lielos magnētiskajos laukos, ir vajadzīgas precīzas fizikālās un magnētiskās īpašības:

Augstas tīrības pakāpes 1085 un 8011 kodols: alumīnija tīrība, kas pārsniedz 99,85%, nodrošina īpaši tīru, vienmērīgu virsmu bez rupjiem dzelzs-silīcija intermetāliskiem ieslēgumiem, kas var darboties kā elektriskā lauka koncentrācijas punkti.

Nemagnētiski, virpuļstrāvas kontrolēti izmēri: alumīnijs nav magnētisks, novēršot primārā 10 Tesla lauka magnētiskos kropļojumus. Plānas folijas mērītāji (no 12 mikroniem līdz 50 mikroniem) segmentē elektriskās vadīšanas ceļus, ievērojami ierobežojot virpuļstrāvas sildīšanu un samazinot mehāniskos Lorenca spēkus ātrgaitas lauka rampu laikā.

Kriogēnā lokanība līdz 4 kelviniem: Atšķirībā no ferīta sakausējumiem vai trauslām keramikas plēvēm, kas saplīst kriogēnā termiskā trieciena ietekmē, alumīnija kubiskā kristāla režģis kļūst stiprāks un saglabā pagarinājumu līdz absolūtai nullei, absorbējot mehāniskās vibrācijas bez noguruma plaisāšanas.

Submikronu augstas dielektriskās lakas formula

Standarta anodējošie vai vaļīgi plastmasas starplikas sabojājas strauju elektrisko pārspriegumu ietekmē. Uzlabotajā lakotajā folijā ir izmantoti nepārtraukti rūpnīcā sacietējuši barjerpārklājumi:

Šķērsšūta polimēru-keramikas hibrīda matrica: izveidots no silīcija organiskiem vai modificētiem poliimīda keramikas sveķiem, un pārklājums nodrošina izcilu dielektrisko sabrukšanas izturību (pārsniedz 25 kV līdz 35 kV uz milimetru biezuma), vienlaikus saglabājot mikroplānu (parasti 0,5 līdz 1,5 mikronus).

Virsmas planarizācija bez defektiem: šķidrās spoles lakojums plūst pa mikroskopiskām velmēšanas izciļņiem uz folijas auduma pirms termiskās sacietēšanas, izlīdzinot virsmas profilu un novēršot asus mikroskopiskus pīķus, kas izraisa lauka emisijas loka izlādi.

Tehniskā apstiprināšana un praktiskā darbība

Suverēna enerģijas vīzija un B2B komerciālā peļņa

FAQ

Q1: Kāpēc 10 Tesla magnētiskais lauks izraisa elektrisko loku daudzslāņu folijas izolācijā?

A: Ātras lauka rampas vai avārijas magnētu dzēšanas laikā ātrās magnētiskās plūsmas izmaiņas izraisa augstu pārejas spriegumu blakus esošajām vadošajām folijas loksnēm. Kriostata vakuuma vidē šie elektriskie potenciāli viegli pārsniedz vakuuma spraugas spriegumu, radot elektriskos lokus, kas izkausē caurumus caur foliju un rada termiskos īssavienojumus.

2. jautājums: kā submikronu laka novērš dielektrisko sadalīšanos folijas slāņos?

A: Rūpnīcā uzklātā laka veido blīvu, neporainu cietu dielektrisku barjeru tieši uz alumīnija folijas virsmas. Ar dielektrisko izturību, kas pārsniedz 25 kV/mm, šis cietais pārklājums novērš elektronu emisiju un jonizāciju pat pie augsta sprieguma tapas, apturot loka veidošanos, pirms tas spēj pārvarēt plaisu.

3. jautājums: vai dielektriskā laka saplaisā vai nolobās, ja to atdzesē līdz šķidrā hēlija temperatūrai (4 kelvini)?

A: Nē. Šķērsšūtais polimēra-keramikas hibrīda pārklājums tiek uzklāts īpaši plānos izmēros (0,5 līdz 1,5 mikroni) un ir izstrādāts tā, lai tas atbilstu alumīnija pamatnes termiskās kontrakcijas profilam. Tas iztur straujus termiskos triecienus no istabas temperatūras līdz 4 kelviniem bez plaisāšanas, lobīšanās vai atslāņošanās.

Q4: Kā lakota folija samazina darbaspēka izmaksas kriogēno izolācijas segu izgatavošanai?

A: Parastajām MLI segām tehniķiem ir jāsaliek ar rokām mainīgi plikas folijas un smalku polimēru starpliku tīklu slāņi, lai novērstu elektrisko kontaktu. Iepriekš lakotā folijā ir iekļauta dielektriskā izolācija tieši uz metāla virsmas, ļaujot slāņus sakraut un ietīt tieši bez atsevišķiem sieta tīkliem, samazinot montāžas darbu par vairāk nekā 50%.

Q5: Kāpēc izvēlēties tīru alumīnija foliju, nevis aluminizētu milaru augsta lauka supravadītspējas magnētiem?

A: Alumīnijā Mylar izmanto plastmasas serdi, kas neitronu un gamma starojuma ietekmē sadalās, trausls un pārslās, vienlaikus izdalot gaistošos organiskos savienojumus augstā vakuumā. Tīra alumīnija folija ar neorganiski hibrīda laku ir izturīga pret starojumu, neizdala gāzi un ir mehāniski stabila gadu desmitiem ilgas nepārtrauktas impulsa magnētiskās darbības laikā.

Secinājums

Lai novērstu dielektrisko sadalījumu un palielinātu montāžas caurlaidību nākamajā augsta lauka supravadītāja magnēta projektā:

Pilnvaras 100% iekšējās dzirksteles testēšanas sertifikāts: pieprasiet pirkuma dokumentāciju, lai apliecinātu, ka katrs spoles krājuma kvadrātmetrs ir izturējis nepārtrauktu nesagraujošo dzirksteļu testu pie 1000 V līdzstrāvas vai lielākas strāvas, garantējot nulles vadītspēju.

Norādiet sertificētu kriogēno dielektrisko stiprību (> 25 kV/mm): nodrošināt, ka piegādātāja dokumentācijā ir pārbaudīti dielektriskā sabrukšanas sprieguma nominālie šķidrā slāpekļa (-196°C) un dziļa vakuuma apstākļos, lai nodrošinātu drošības rezervi 10 Tesla magnētu dzēšanas laikā.

Atlasiet mērītāju un lakas biezumu, pamatojoties uz tinuma spriegumu: norādiet 15 līdz 25 mikronu foliju ar 1,0 mikronu lakas slāni automatizētai daudzslāņu segas uztīšanai ap sarežģītiem spoles gala pagriezieniem, nodrošinot augstu elastību bez virsmas mikrokrekšanas.