Towards very high energy density insulated Rare-EarthBaCuO magnets

Vers des aimants isolés en Terre-Rare-BaCuO à très haute densité énergétique Les matériaux supraconducteurs REBCO HTS permettent d'envisager des bobines à très haute densité d'énergie, car ils combinent des densités de courant critiques élevées sous fort champ magnétique et une très grande résistance mécanique. Cependant, la mise en œuvre de ces matériaux reste difficile, car ils présentent des inhomogénéités de performance à l'échelle microscopique qui ont un impact potentiellement destructeur à l'échelle du dispositif. Dans cette thèse, des solutions crédibles pour des aimants REBCO isolés à haute densité d'énergie sont proposées. Ce travail a été mené dans le cadre du projet BOSSE, qui vise la réalisation d'un aimant REBCO de 12 T / 1 MJ utilisé comme SMES.Une protection fiable des bobines REBCO isolées contre l'emballement thermique peut être obtenue par la détection précoce de conditions dissipatives locales. Cependant, les tensions transitoires observées pendant les variations de courant rendent la détection difficile. Ce comportement électromagnétique transitoire des bobines isolées REBCO a été étudié expérimentalement et numériquement sur une bobine de test fortement instrumentée, permettant une interprétation détaillée des tensions mesurées.Cette nouvelle compréhension a été appliquée au projet BOSSE, en commençant par les tests du prototype Double Pancake (DP) en champ propre et champ externe, pour atteindre en toute sécurité le courant critique et valider la conception du solénoïde. Chacun des 21 DP de série du solénoïde BOSSE est ensuite testé dans de l'hélium liquide jusqu'à son courant nominal pour le contrôle de qualité. Enfin, 2 assemblages préliminaires de 3 et 5 DP ont été testés en utilisant la même approche de détection précoce et de protection, validant ainsi les stratégies de protection du dispositif à l'échelle réelle.Sur la base des connaissances acquises grâce à ces nouveaux développements, une nouvelle conception de bobine REBCO haute performance avec une capacité de refroidissement par conduction est proposée.