May 19, 2019   11:03 p.m. Gertrúda
Academic information system

Summary of topics offered - Faculty of Materials Science and Technology in Trnava


Basic information

Type of work: Dissertation thesis
Topic: Tepelná stabilizácia vysokoteplotných supravodivých pások pre použitie v obmedzovačoch skratových prúdov
Title of topic in English: Thermal stabilization of high-temperature superconducting tapes for fault current limiters
State of topic: approved (prof. Ing. Ľubomír Čaplovič, PhD. - Chairperson of Departmental Board)
Thesis supervisor: Dr.-Ing. Marcela Pekarčíková
Faculty: Faculty of Materials Science and Technology in Trnava
Supervising department: Institute of Materials - MTF
Max. no. of students: --
Academic year:2019/2020
Proposed by: Dr.-Ing. Marcela Pekarčíková
Annotation: Vysokoteplotné supravodiče na báze REBCO patria v súčasnosti medzi najatraktívnejšie materiály pre obmedzovače skratových prúdov (SCFCL). Komerčne dostupné REBCO pásky nie sú však prispôsobené špecifickým požiadavkám aplikácií SCFCL. Elektrický prúd v takomto obmedzovači tečie za normálnych podmienok supravodivou vrstvou. Keď dôjde k jeho zvýšeniu v dôsledku skratu nad kritickú hodnotu, supravodič okamžite stráca svoje supravodivé vlastnosti a prúd je ďalej vedený susediacou striebornou vrstvou. Táto vrstva je na rozdiel od supravodivej odporová a následne sa začne zohrievať (v priebehu 50 ms na teploty vyššie ako 250 °C). Odvod tepla do okolia tekutého dusíka (LN2) je minimálny v dôsledku javu bublinkového varu na rozhraní páska/LN2. Vysoké teploty trvale poškodzujú supravodič a majú teda deštrukčné účinky na celé zariadenie. Z tohoto dôvodu je potrebné zabezpečiť dobrú tepelnú stabilizáciu pásky. Dizertačná práca bude riešená v rámci projektu H2020 FASTGRID, ktorého cieľom je výrazne zlepšiť atraktivitu supravodivých pások pre použitie v SCFCL. Bude zameraná na riešenie problému tepelnej stabilizácie supravodivých pások, najvhodnejšie vo forme povrchovej vysokoohmickej vrstvy s vysokou tepelnou kapacitou a zároveň dobrou tepelnou vodivosťou (pravdepodobne kompozit), ktorá dokáže počas obmedzovania prúdu teplo generované v striebornej vrstve odviesť a absorbovať ho vo svojom objeme. Do úvahy sa pritom nevyhnutné brať vhodné termo-fyzikálne vlastnosti (problém rozdielnej tepelnej rozťažnosti) ako aj mechanické vlastnosti so zachovaním určitej flexibility supravodivých pások.
Annotation in English: High-temperature REBCO-based superconductors so-called coated conductors (CC) are the most suitable material for superconducting fault current limiters (SCFCL). However, the existing REBCO CCs need to be adapted to the specific requirements of SCFCL applications. In such kind of limiters, the electrical current flows in the superconducting layer under normal conditions. In case, the current is increased above critical value, the superconductor loses immediatelly his superconducting properties, and the current will pass through the adjacent silver layer. In contrast to the superconducting layer, the Ag layer has a resistance and therefore it begins to heat (during 50 ms to a temperature above 250 °C). The heat transfer to the liquid nitrogen enviroment (LN2) is very poor due to the bubble bath effect at the interface CC tape/LN2. High temperatures permanently damage the superconductor and therefore they have destructive effects on the whole device. For this reason, it is necessary to ensure a good thermal stability of the CC tape. The PhD. thesis will be done in frame of the project H2020 FASTGRID, which main aim is an improvement of REBCO tape characteristics in order to greatly increase their attractiveness for the use in SCFCL. It will be devoted to an investigation of CC tapes with suitable thermal stabilization in form of overcoated shunt layer preferably with high electric resistance. This layer should have also a high specific heat capacity and good thermal conductivity (probably as composite) because during limitation the heat generated in the Ag layer must be lead away and absorbed in the shunt volume. Further, appropriate thermo-physical properties (thermal expansion difference problem of used materials) as well as the mechanical properties in keeping with good flexibility of CC tapes have to be taken in the consideration.



Limitations of the topic

To sign up for a topic it is necessary to fulfil one of the following restrictions

Limit to study programme
The table shows limitations of study programme, field, track the student has to be enrolled in to be able to register for a given topic.

ProgrammeTrackTrack
D-PMMD Advanced Materials and Material Design -- not entered -- -- not entered --