Stabilność termiczna technicznych nadprzewodników

Jedną z najważniejszych właściwości technicznych nadprzewodników jest ich stabilność, czyli możliwość samoczynnego powrotu przewodu do stanu bezoporowego po utracie właściwości nadprzewodzących przez część lub cały przewód w wyniku lokalnej dysypacji energii w przewodzie. Stabilność nadprzewodnika ilościowo określają parametry graniczne, zwane wskaźnikami lub parametrami stabilności, wyznaczające obszar bezpiecznej (stabilnej) pracy nadprzewodnika. Parametry stabilności są wykorzystywane podczas projektowania i eksploatacji urządzeń nadprzewodnikowych.
We wprowadzającej części pracy, po krótkim omówieniu konstrukcji i właściwości technicznych nadprzewodników, scharakteryzowano najczęściej stosowane parametry stabilności oraz sposoby ich wyznaczania.
Zasadniczą część pracy rozpoczęto od sformułowania nowego równania przewodnictwa cieplnego, które może być wykorzystane do opisu szybkozmiennych zjawisk cieplnych w nadprzewodnikach. Równanie to uwzględnia skończoną prędkość strumienia ciepła oraz relaksację wewnętrznego źródła ciepła.
W dalszej części pracy kolejno omówiono opracowane przez autora metody analityczne wyznaczania parametrów stabilności, przede wszystkim najczęściej wykorzystywanego z nich - energii krytycznej przewodu.
Przedstawiona analityczna metoda wyznaczania minimalnego prądu propagacji uwzględnia pełną charakterystykę wrzenia chłodziwa oraz umożliwia wykonanie obliczeń dla dowolnej zależności przewodności cieplnej od temperatury.
Zaproponowana ogólna metoda analityczna wyznaczania energii krytycznej jako przyrostu entalpii w strefie normalnej obejmuje zarówno quasi-stacjonarną minimalną strefę propagacji, jak i niestacjonarne strefy oporowe. Metoda ta uwzględnia wrzenie pęcherzykowe i błonowe chłodziwa.
Opracowana analityczna metoda obliczania energii krytycznej przewodu adiatermicznego uwzględnia nieustalone przewodzenie ciepła w przewodzie, zmienność współczynnika przewodzenia ciepła i pojemności cieplnej przewodu z temperaturą oraz skończony wymiar i skończony czas działania zakłócenia energetycznego.
Podana analityczna metoda wyznaczania energii krytycznej przewodu będącego w bezpośrednim kontakcie z chłodziwem uwzględnia nieustaloną wymianę ciepła w przewodzie i chłodziwie oraz skończony wymiar i skończony czas działania zakłócenia.
W końcowej części pracy omówiono niestacjonarny model numeryczny strefy normalnej uwzględniający ścisłą zależność przewodności i pojemności cieplnej przewodu od temperatury, strefę podziału prądu, nieustalone wnikanie ciepła do chłodziwa oraz nieliniowość charakterystyki wrzenia chłodziwa w stanie ustalonym.
W pracy przeprowadzono również badanie wpływu podstawowych wielkości charakteryzujących nadprzewodnik i warunki jego pracy na wartość parametrów stabilności, zaproponowanymi metodami analitycznymi i metodami numerycznymi, wyciągając szereg ogólnych wniosków. Dokonano także porównania wyników obliczeń własnych z wynikami pomiarów i obliczeń zaczerpniętymi z literatury stwierdzając w większości przypadków ich dobrą zgodność.