ЗАЩИТА ОТ НАРУШЕНИЯ СВЕРХПРОВОДИМОСТИ В СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МАГНИТАХ

1. Катушка тороидального поля, содержащая центральную колонну с высокотемпературным сверхпроводящим (ВТСП) материалом и множество обратных ветвей, причем каждая обратная ветвь содержит:
способную на нарушение сверхпроводимости секцию, содержащую сверхпроводящий материал, выполненную с возможностью вносить вклад в магнитное поле катушки тороидального поля;
две высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) секции, содержащих ВТСП-материал, при этом ВТСП-секции электрически соединяют способную на нарушение сверхпроводимости секцию с центральной колонной и расположены последовательно с центральной колонной и способной на нарушение сверхпроводимости секцией; и
систему нарушения сверхпроводимости, связанную со способной на нарушение сверхпроводимости секцией и выполненную с возможностью нарушать сверхпроводимость способной на нарушение сверхпроводимости секции;
при этом катушка тороидального поля дополнительно содержит:
систему защиты от нарушения сверхпроводимости, выполненную с возможностью обнаруживать нарушения сверхпроводимости в катушке тороидального поля и в ответ на обнаружение нарушения сверхпроводимости побуждать систему нарушения сверхпроводимости нарушать сверхпроводимость сверхпроводящего материала в одной или более способных на нарушение сверхпроводимости секциях для того, чтобы сбрасывать энергию из катушки тороидального поля в упомянутые одну или более способных на нарушение сверхпроводимости секций;
систему охлаждения, выполненную с возможностью охлаждать каждую способную на нарушение сверхпроводимости секцию до температуры, при которой сверхпроводящий материал является сверхпроводящим;
при этом каждая способная на нарушение сверхпроводимости секция имеет достаточную теплоемкость, чтобы вызывать поддержание температуры способной на нарушение сверхпроводимости секции ниже первой заданной температуры при сбросе энергии из катушки тороидального поля в способную на нарушение сверхпроводимости секцию, и достаточное удельное сопротивление, чтобы вызывать достаточно быстрое ослабление тока магнита, чтобы температура части с нарушенной сверхпроводимостью ВТСП-секции оставалась ниже второй заданной температуры.
2. Катушка тороидального поля по п. 1, при этом упомянутая первая заданная температура составляет примерно 700 К или, более предпочтительно, примерно 300 К.
3. Катушка тороидального поля по п. 1 или 2, при этом упомянутая вторая заданная температура составляет примерно 300 К, более предпочтительно примерно 100 К, более предпочтительно примерно 50 К.
4. Катушка тороидального поля по любому предшествующему пункту, при этом каждая способная на нарушение сверхпроводимости секция дополнительно содержит несверхпроводящий стабилизатор.
5. Катушка тороидального поля по п. 4, при этом несверхпроводящий стабилизатор содержит металл, имеющий большее отношение удельного сопротивления к объемной удельной теплоемкости, чем у меди, такое как нержавеющая сталь.
6. Катушка тороидального поля по любому предшествующему пункту, при этом ВТСП-секции и центральная колонна охлаждаются только за счет теплового контакта со способными на нарушение сверхпроводимости секциями.
7. Катушка тороидального поля по любому из пп. 1-5, при этом система охлаждения дополнительно выполнена с возможностью охлаждать центральную колонну до температуры, при которой ВТСП-материал является сверхпроводящим.
8. Катушка тороидального поля по любому предшествующему пункту, при этом каждая из ВТСП- и способных на нарушение сверхпроводимости секций содержит соединение с медными элементами, электрически соединенными с ВТСП- или сверхпроводящим материалом, и при этом ВТСП- и способные на нарушение сверхпроводимости секции соединены через упомянутые медные элементы.
9. Катушка тороидального поля по любому предшествующему пункту, при этом способные на нарушение сверхпроводимости секции содержат НТСП-материал.
10. Катушка тороидального поля по п. 9, при этом система охлаждения выполнена с возможностью охлаждать способные на нарушение сверхпроводимости секции до 4,2 К.
11. Катушка тороидального поля по п. 9 или 10, при этом система охлаждения выполнена с возможностью охлаждать способные на нарушение сверхпроводимости секции до более низкой температуры, чем температура центральной колонны, во время работы катушки тороидального поля, так что упомянутые две ВТСП-секции действуют как токовводы, имеющие вдоль себя градиент температуры.
12. Катушка тороидального поля по любому из пп. 9-11, при этом каждая система нарушения сверхпроводимости выполнена с возможностью вызывать нарушение сверхпроводимости за счет одного из нагрева НТСП-материала или индуцирования потерь переменного тока в НТСП-материале.
13. Катушка тороидального поля по любому из пп. 1-8, при этом способные на нарушение сверхпроводимости секции содержат ВТСП-материал и нагреватели, уложенные рядом с ВТСП-материалом, при этом контроллер выполнен с возможностью нарушать сверхпроводимость сверхпроводящего материала в способных на нарушение сверхпроводимости секциях, побуждая нагреватели нагревать ВТСП-материал.
14. Катушка тороидального поля по п. 13, при этом способные на нарушение сверхпроводимости секции сконструированы в виде стопок пар типа 0 из ВТСП-лент, при этом каждая пара типа 0 имеет нагревающую полосу, внедренную в медь между ВТСП-лентами.
15. Катушка тороидального поля по п. 14, при этом нагревающие полосы соединены так, что протекание тока по соседним нагревающим полосам происходит в противоположных направлениях.
16. Катушка тороидального поля по любому предшествующему пункту, при этом система обнаружения нарушения сверхпроводимости выполнена с возможностью обнаруживать нарушения сверхпроводимости в центральной колонне и/или ВТСП-секциях.
17. Катушка тороидального поля, содержащая центральную колонну и множество обратных ветвей, содержащих витки высокотемпературного сверхпроводящего (ВТСП) материала, причем центральная колонна содержит:
низкотемпературный сверхпроводящий (НТСП) сердечник, содержащий НТСП-материал и выполненный с возможностью вносить вклад в магнитное поле катушки тороидального поля;
высокотемпературный сверхпроводящий (ВТСП) внешний слой, окружающий НТСП-сердечник и содержащий ВТСП-материал;
при этом НТСП-сердечник расположен последовательно с по меньшей мере некоторыми витками обратных ветвей и содержит систему нарушения сверхпроводимости, выполненную с возможностью вызывать нарушение сверхпроводимости в НТСП-сердечнике;
при этом катушка тороидального поля дополнительно содержит:
систему защиты от нарушения сверхпроводимости, выполненную с возможностью обнаруживать нарушения сверхпроводимости в обратных ветвях или внешнем ВТСП-слое и в ответ на обнаружение нарушения сверхпроводимости побуждать систему нарушения сверхпроводимости нарушать сверхпроводимость НТСП-материала в сердечнике для того, чтобы сбрасывать энергию из катушки тороидального поля в НТСП-сердечник;
систему охлаждения, выполненную с возможностью охлаждать НТСП-сердечник до температуры, при которой НТСП-материал является сверхпроводящим;
при этом НТСП-сердечник имеет достаточную теплоемкость, чтобы вызывать поддержание температуры НТСП ниже первой заданной температуры при сбросе энергии из катушки тороидального поля в НТСП-сердечник, и достаточное удельное сопротивление, чтобы вызывать достаточно быстрое ослабление тока магнита, чтобы температура части с нарушенной сверхпроводимостью обратных ветвей или внешнего ВТСП-слоя оставалась ниже второй заданной температуры.
18. Узел катушек полоидального поля для использования в сферическом токамаке, содержащий:
первую катушку полоидального поля, содержащую высокотемпературный сверхпроводящий (ВТСП) материал;
вторую катушку полоидального поля, содержащую низкотемпературный сверхпроводящий (НТСП) материал и соединенную последовательно с первой катушкой полоидального поля;
систему нарушения сверхпроводимости, связанную со второй катушкой полоидального поля и выполненную с возможностью нарушать сверхпроводимость второй катушки полоидального поля;
систему защиты от нарушения сверхпроводимости, выполненную с возможностью обнаруживать нарушения сверхпроводимости в первой катушке полоидального поля и в ответ на обнаружение нарушения сверхпроводимости побуждать систему нарушения сверхпроводимости нарушать сверхпроводимость второй катушки полоидального поля для того, чтобы сбрасывать накопленную магнитную энергию во вторую катушку полоидального поля;
систему охлаждения для охлаждения второй катушки полоидального поля до температуры, при которой НТСП-материал является сверхпроводящим;
при этом вторая катушка полоидального поля имеет достаточную теплоемкость, чтобы вызывать поддержание температуры НТСП ниже первой заданной температуры при сбросе энергии во вторую катушку полоидального поля, и достаточное удельное сопротивление, чтобы вызывать достаточно быстрое ослабление тока магнита, чтобы температура части с нарушенной сверхпроводимостью первой катушки полоидального поля оставалась ниже второй заданной температуры.
19. Термоядерный реактор, содержащий катушку тороидального поля и/или узел катушек полоидального поля по любому предшествующему пункту.
20. Термоядерный реактор по п. 19, причем этот реактор является сферическим реактором-токамаком.