İçi boş silindirik yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin manyetik perdeleme özelliklerinin sonlu elemanlar yöntemi ile iyileştirilmesi
Improvement of magnetic shielding properties of hollow cylindrical high temperature superconductors using the finite element method
Yazar: ALPER KARA
Danışman: PROF. DR. ALİ ÖZTÜRK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Fiziksel modelleme = Physical modelling ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Süper iletkenlik = Superconductivity

Özet:
Bu tez çalışmasında bulk tüp-şeklinde yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin (HTS) manyetik perdeleme özellikleri incelendi. Birinci aşamada, perdeleme faktörünün (SF) sıcaklık bağlılığı analiz edildi. HTS tüpün T = 10 K'de, Ba = 0,5 T'lik uygulanan manyetik akı yoğunluğu değerine kadar perdeleme yapabildiği hesaplandı. İkinci aşamada, uygulanan manyetik akı yoğunluğunun süpürme hızının (dBa/dt) manyetik perdeleme verimine olan etkisi sayısal olarak araştırıldı. Manyetik perdeleme limiti Blim değerinin dBa/dt = 30 μT/s' de 20,8 mT olduğu bildirildi. Üçüncü aşamada, HTS içi boş silindirin üst yüzeyi üzerinden itibaren belirli hatlar (cut lines) yardımıyla, perdeleme manyetik akı yoğunluğu (Bsz) sayısal olarak hesaplandı. Son aşamada, iki ortak eksenli (iç-içe şekilde) içi boş silindirden meydana gelen ferromanyetik/süperiletken (F/S) hibrit yapılarının manyetik perdeleme özellikleri araştırıldı. İki durum için (ferro-dışarda, ferro-içerde) belirli bir eksenel uygulanan manyetik alanın nüfuzu irdelendi. Her iki durumda, ferromanyetik tüpün süperiletken tüpün perdeleme özelliklerini nasıl geliştireceğini incelendi. Aynı zamanda ferromanyetik tüpün geometri parametrelerinin etkileri de çalışıldı. Ferro-içerde konfigürasyonu için hesaplanan perdeleme limitindeki artış ∼ %35 iken bu değer Ferro-dışarda konfigürasyonu için ∼ %300 civarındadır.

Abstract:
In this thesis, we have investigated the magnetic shielding properties of a bulk tube-shaped high temperature superconductor (HTS). In the first stage, we have analyzed temperature dependence of shielding factor (SF). It has been calculated that the HTS tube is able to make shielding up to applied magnetic flux density value of Ba = 0.5 T at T = 10 K. In the second stage, the influence of magnetic field's sweep rate (dBa /dt) on the magnetic shielding was numerically examined. It has been reported that the maximum value of magnetic shielding limit Blim = 20.8 mT at dBa/dt = 30 μT/s. In the third stage, using the certain lines over the superconducting tube, we have worked out the shielding magnetic flux density (Bsz) of the HTS tube. In the final stage, we have studied the magnetic shielding properties of hybrid ferromagnetic/superconductor (F/S) configurations consisting of two coaxial cylinders, with one of each material. We have investigated and compared the penetration of a uniform axial applied magnetic flux density in two cases (ferro-in, ferro-out). In both cases, we assess how the ferromagnetic tube improves the magnetic shielding properties of the sole HTS tube. The effects of the geometrical parameters of the ferromagnetic tube have also been studied. While the increase in the calculated shielding limit for the Ferro-in configuration is ∼ 35%, this value is around ∼ 300% for the Ferro-out configuration.