Superconducting coatings for high-field particle physics applications and HTS modeling for fusion
Aquesta tesi presenta una nova tècnica de recobriment amb superconductors d'alta temperatura (HTS) basada en la soldadura i delaminació de conductors recoberts comercials de tipus REBCO (CCs). Desenvolupada inicialment per reduir la impedància de acoblament del revestiment de feix per al Future...
| Autor: | |
|---|---|
| Formato: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Recursos: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:322182 |
| Acesso em linha: | https://ddd.uab.cat/record/322182 |
| Access Level: | acceso embargado |
| Palavra-chave: | Superconductor REBCO Supraconductor Física d'Altes Energies High Energy Physics Física de Altas Energías Physique des hautes énergie Tecnologies |
| Resumo: | Aquesta tesi presenta una nova tècnica de recobriment amb superconductors d'alta temperatura (HTS) basada en la soldadura i delaminació de conductors recoberts comercials de tipus REBCO (CCs). Desenvolupada inicialment per reduir la impedància de acoblament del revestiment de feix per al Future Circular Collider (FCC), la metodologia també s'adreça a altres aplicacions en camps magnètics extrems com ara haloscopis d'axions per a la matèria fosca i sistemes de confinament magnètic per fusió (MCF). El procés es va optimitzar sistemàticament per aconseguir baixa resistència superficial, una adhesió forta i compatibilitat amb ultra-alt buit. Les mostres es van caracteritzar utilitzant ressonadors dielèctrics (DRs) fins a 9 T i 8 GHz, microscòpia Hall d'escaneig (SHPM) i pel·lícules sensibles a la pressió per quantificar la pressió de soldadura. Es va establir una correlació sòlida entre la microscòpia òptica, la SEM-EDX i la SHPM, cosa que permet la caracterització electromagnètica mitjançant una simple inspecció òptica dels substrats delaminats. Això agilitza i accelera considerablement el procés de prova. Es van identificar paràmetres crítics del procés de recobriment, com ara el gruix de la soldadura i una pressió de soldadura uniforme, essencials per evitar el despreniment del recobriment sota forces de Lorentz durant rampes de camp magnètic. L'obertura parcial de la beina de coure va millorar encara més la delaminació i la integritat del recobriment. La metodologia va demostrar millores substancials de rendiment en aplicacions clau: un increment de quatre vegades en el factor de qualitat a 11 T en el haloscopi d'axions RADES i una millora de deu vegades en proves de cavitats RF al Stanford Linear Accelerator Center (SLAC). A més, aquest treball va contribuir a la iniciativa FusionCAT mitjançant la col·laboració amb el Barcelona Supercomputing Center (BSC), on es va implementar i validar un mòdul de simulació en computació d'alt rendiment (HPC) per al comportament dels HTS. Es van dur a terme dues campanyes experimentals, una de mesures de camp atrapat després del refredament amb camp i una altra de pèrdues AC, que es van comparar amb els resultats de la simulació. Per donar suport a l'escalabilitat, es va desenvolupar equipament específic, incloent màquines de soldadura i delaminació reel-to-reel i una premsa vertical semiautomàtica. Aquests equips demostren la viabilitat de la implementació a escala industrial del procés. |
|---|