Croissance de grands monodomaines d'YBa2Cu3Ox et limitation du courant

Growth of large YBaCuO single domaines and current limitation

• Auteur / Autrice : Dirk Isfort
• Direction : Robert Tournier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des matériaux
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

La limitation du courant est une application nouvelle et prometteuse pour les matériaux supraconducteurs à haute température critique. Nous avons étudié la possibilité de limiter le courant avec des échantillons découpés suivant les deux directions principales du matériau YbaCuO texturé, les plans ab et l'axe c. Un procédé de croissance isotherme des monodomaines d'YbaCuO a été mis au point et la qualité de croissance des monodomaines YbaCuO améliorée. Des monodomaines de 100 mm diamètre (plan ab) ont été élaborés, la hauteur des cristaux en direction c atteint 30 mm. Pour les plans ab, les expériences de limitation sont menées au-dessus de 90 K dans un bain d'azote pressurisé. La proximité de Tc améliore l'homogénéité de la transition. L'énergie développée pendant la limitation est bridée grâce à un Jc plus faible, l'apparition de '' hot spot '' dévastateurs est évitée (concept d'autoprotection). Des conducteurs en forme de méandre (de 25 cm de longueur) ont été testés en limitation. Pendant les tests avec une durée de 20 msec, le champ électrique atteint 250 V/m. Un prototype 1000/100A avec 43 méandres connectés en série a été testé avec succès. Le matériau s'est révélé cependant relativement hétérogène tel quel. Pour la limitation suivant l'axe c, il faut également limiter l'énergie développée pendant la transition. Nous avons proposé une nouvelle stratégie qui consiste à diminuer Tc à 80 K pour travailler dans un bain d'azote à 77K. Un recuit d'oxygénation a été développé dans ce contexte. En même temps que Tc diminue à 80 K, [rhô] augmente d'un facteur 3. L'anisotropie [rhô]c/[rhô]ab atteint 200. Une stratégie d'oxygénation très progressive a été adoptée pour diminuer les macrofissures créées pendant l'oxygénation à cause du changement des paramètres de maille. Le matériau recuit ainsi montre des contraintes à la rupture 3 à 4 fois supérieures à celles obtenues par un recuit '' standard ''. Pendant les tests avec une durée de 20 msec, le champ électrique atteint 5000 V/m. La température des échantillons est de 220 K après les essais.