Magneti Permanenti Superconduttivi

 

Gli elementi superconduttivi ad alta temperatura di transizione realizzati in YBCO presentano elevati valori di densità di corrente critica e possono quindi essere utilizzati per realizzare magneti permanenti criogenici ad elevato campo. Il processo di magnetizzazione dei corpi superconduttivi può avvenire secondo due modalità: il raffreddamento sotto campo (Field Cooling, FC) e la magnetizzazione impulsata (Pulsed Field Magnetization, PFM). La tecnica FC richiede l’utilizzo di grandi elettromagneti, spesso superconduttivi, per produrre su lunghi intervalli di tempo un campo magnetico stazionario di elevato valore. Essa risulta quindi piuttosto dispendiosa. La tecnica PFM invece, richiede l’utilizzo di piccoli avvolgimenti in rame alimentati mediante impulsi di corrente. Essa è ideale per processi di magnetizzazione “in sede” e rapidi.

Presso il Laboratorio di Superconduttività Applicata dell’Università di Bologna si è sviluppato un modello numerico per l’analisi del processo di magnetizzazione impulsata di YBCO bulks raffreddati in assenza di campo magnetico. Tale attività costituisce la naturale continuazione dell’attività sperimentale svolta precedentemente presso il Professor Ohsaki Laboratory della University of Tokyo nell’ambito di un progetto di collaborazione durante il quale è stata condotta un estensiva campagna di misura del campo magnetico intrappolato da anelli di YBCO sottoposti a magnetizzazione impulsata. Nelle figura 1 è rappresentato uno schema dell’apparato sperimentale utilizzato.

 

figura 1: schema dell'apparato sperimentale

 

La figura 2 mostra il confronto tra risultati numerici e i dati sperimentali

 

 figura 2: Profilo della componente assiale dell’induzione magnetica intrappolata ad 1 mm di distanza dalla superficie superiore di un anello superconduttivo soggetto ad un impulso di campo assiale

 

I risultati ottenuti per via numerica sono in buon accordo con quelli rilevati sperimentalmente per quanto riguarda il campo intrappolato nella regione posta sopra agli anelli SC, mentre una minore rispondenza si riscontra nei valori di campo intrappolato nella parte centrale dei provini. Una analisi più dettagliata del confronto tra  risultati sperimentali e numerici è riportata nella sezione elettrodinamica degli elementi superconduttivi massicci