REBCO delamination by transverse electromagnetic stress due to screening current in magnetic field
本研究针对商用REBCO带材易因厚度方向拉应力脱层的问题，利用35T以内磁场中屏蔽电流产生的横向电磁应力研究其脱层行为，为高场磁体应用的导体性能表征与质量管控提供参考。
2025-07-28 cond-mat.supr-con
Quench Protection in Insulated REBCO Conductors: Design Optimization and Fast Detection via REBCO SQD
CEA Paris-Saclay, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
研究通过优化铜稳定器和REBCO SQD设计，提高绝缘REBCO导体在淬火事件中的保护性能，实现快速检测。
2026-03-16 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Roebel cables from REBCO coated conductors: a one-century-old concept for the superconductivity of the future
采用高温超导体（HTS）的能源应用，例如电动机/发电机、变压器、传输线和故障电流限制器，通常在交流（AC）状态下操作。为了高效，除了必要的载流能力之外，HTS装置还需要具有足够低的AC损耗值。大多数应用都是在电流超过单根导线的电流容量的情况下运行的，因此需要具有更高载流容量的电缆导线解决方案，对于大型水轮发电机，载流容量从几kA到高达20 - 30 kA。一个世纪前的1914年，Ludwig Roebel发明了一种用于铜缆的低损耗电缆设计，并相继以他的名字命名。罗贝尔电缆背后的主要思想是分离不同股线中的电流，并提供沿电缆方向的股线的完全换位。如今，这些电缆通常用于大型发电机的定子。基于与传统材料同类产品相同的设计理念，由REBCO涂层导体制成的高温超导罗贝尔电缆首先在卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）制造，并已连续开发出许多品种，提供所有所需的技术特性，如完全换位的股线，高传输电流和低交流损耗，同时保留了特定电缆设计的足够灵活性。在过去的几年中，已经发表了大量关于这种电缆的概念、制造和表征的科学论文。因此，审查这些结果的时机已经成熟。其目标是为此类高温超导电缆的用户、开发人员和制造商提供概述和简明易懂的指南。
2017-05-29 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Critical Current, Lengthwise Fluctuations, and Flux Jumps in REBCO CC: A Torque Magnetometry Study up to 45 T
National High Magnetic Field Laboratory, Florida State University（国家高磁场实验室，佛罗里达州立大学）
本文设计并实现了一种适用于REBCO涂层导体的扭矩磁强计，在高达45 T的磁场下测量了多个样品的角度临界电流，揭示了纵向Ic波动和磁通跳跃现象，为高场磁体和核聚变应用提供了重要见解。
2026-06-03 cond-mat.supr-con
Observation of REBCO delamination in the resistive insulation nested coils
National High Magnetic Field Laboratory（国家高磁场实验室）
研究发现REBCO导体在磁体测试中发生脱粘，揭示了其在垂直方向上的机械弱性，为未来磁体设计提供重要参考。
2025-12-18 cond-mat.supr-con
Control of turn-to-turn contact resistivity in resistively insulated REBCO coils
National High Magnetic Field Laboratory（国家强磁场实验室）
研究通过添加导电填料和氧化不锈钢层控制线间接触电阻率，实现大线圈中电阻率的稳定控制。
2026-04-16 cond-mat.supr-con
35.4 T field generated using a layer-wound superconducting coil made of (RE)Ba2Cu3O7-x (RE = Rare Earth) coated conductor
为了探索层绕（RE）Ba 2Cu 3 O 7-x（REBCO，RE = Rare Earth）线圈在> 30 T的高磁场环境中的极限，构建了一系列小插入线圈并在背景场中表征。其中一个线圈使用单个~100 m长的REBCO带反复达到35.4 T，该REBCO带用环氧树脂湿缠绕并嵌套在31 T背景磁体中。弹簧圈安全淬火数次，未发生降解。这种线圈的成功得益于在导体周围引入了一层薄聚酯薄膜。这种方法在线圈组中引入了一个薄弱的周向平面，防止导体分层，导体分层导致之前由该小组和其他小组制造的几个环氧树脂浸渍线圈退化。
2011-11-21 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
3D quench modeling based on T-A formulation for high temperature superconductor CORC cables
圆芯电缆（CORC）上的高温超导体（HTS）（RE）Ba 2Cu 3 Ox（REBCO）导体具有高载流能力，用于高场磁体和功率应用。在REBCO CORC电缆中，当发生局部失超时，通过终端接触电阻在带之间发生电流再分布。因此，CORC电缆的失超行为与单带情况不同，它受终端接触电阻的影响很大。为了更好地理解CORC电缆局部失超的物理过程，本文开发了一种新的CORC电缆三维多物理场模拟工具。在该模型中，REBCO带被视为一个薄壳没有厚度，和四个模型耦合：T-配方模型，A-配方模型，传热模型和等效电路模型。利用该模型分析了CORC电缆在热斑失超过程中的电流分布、温度和带电压。结果表明，降低CORC电缆的终端接触电阻可以显著提高CORC电缆的热稳定性。当接触电阻在中间范围内时，最小失超能量（MQE）随接触电阻的减小而迅速增大。当端子接触电阻过低或过高时，MQE随端子接触电阻变化不明显。在低端子接触电阻的情况下，一个带中的热点可能在没有热点的其他带上引起过电流失超。这在具有高端子接触电阻的电缆中不会发生。在这种情况下，具有热点的带将在其他带上引起淬火之前淬火并烧毁。开发的建模工具可用于设计具有改进的热稳定性的CORC电缆。
2019-02-28 cond-mat.supr-con
AC loss in ReBCO pancake coils and stacks of them: modelling and measurement
ReBCO涂层导体的许多应用都包含扁平线圈的堆叠。为了降低它们的高交流损耗，有必要了解损耗机制。在这篇文章中，我们测量和模拟的交流损耗和临界电流，I_c，在堆叠的煎饼线圈（“煎饼”）。我们建造了多达4个煎饼的堆栈，并通过电子手段测量它们。我们还从I_c测量得到了J_c与各向异性场的关系。该J_c是模拟的唯一输入，以及线圈尺寸。在用测量结果验证了我们的计算之后，我们模拟了许多煎饼的堆叠，多达32个。我们发现，一叠（四个）煎饼的交流损耗非常高，比单个磁带大两个数量级。一个双层煎饼的行为就像一个单一的两倍宽度，但一堆更多的煎饼是非常不同的。最后，我们发现2股罗贝尔电缆减少了一堆煎饼中的交流损耗，但不是在一个煎饼中。总之，煎饼堆的交流损耗太高了。然而，我们的模拟是有用的预测交流损耗和优化线圈设计，减少交流损耗。
2011-12-19 cond-mat.supr-con
Study of grain boundary transparency in (Yb1-xCax)Ba2Cu3O bi-crystal thin films over a wide temperature, field and field orientation range
残余小角度晶界（GB）网络仍然是双轴织构稀土钡铜氧化物（REBCO）涂层导体中最重要的限流机制。虽然Ca掺杂被公认为在高温下在弱场中改善穿过低角度GB的超电流流动，但Ca掺杂也抑制Tc，使得迄今为止REBCO涂覆导体的高温应用不切实际。另一方面，REBCO的高场磁体应用需要低温。在这里，我们系统地评估的有效性，钙掺杂在提高GB的透明度，r $^{GB}$ = Jc $^{GB}$ /Jc $^{grain}$，低角度Yb 1-xCaxBaCuO [001]倾斜双晶薄膜下降到10 K，磁场垂直和平行于薄膜表面，而不同的钙和氧的掺杂水平。使用低温扫描激光显微镜（LTSLM）和磁光成像（MOI），我们发现rGB强烈地依赖于磁场和GB平面之间的角度，并且清楚地识别出其中Jc $^{GB}$可以超过Jc $^{grain}$（r $^{GB}$ >1）的制度，其中通过平行于GB位错的场来优化GB钉扎。然而，即使在这种有利的情况下，我们发现，r $^{GB}$变得更小，在较低的温度。计算的GB Ca偏析分布预测，GB位错核心之间的高Jc通道几乎是无Ca的。因此，许多作者在Tc附近看到的Ca掺杂的积极影响可能部分是这些无Ca通道的较高Tc的结果。
2015-04-29 cond-mat.supr-con
Residual resistance ratio of Cu stabilizer in commercial REBCO tapes
本研究测量了商用REBCO带材中Cu稳定层的剩余电阻率，发现其主要由晶界电阻率决定，且与氯杂质浓度和晶粒尺寸相关，热退火可显著提升RRR。
2024-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Delamination in Large REBCO Coils
National High Magnetic Field Laboratory（美国国家高磁场实验室）
本文报告了大型REBCO线圈中因电磁应力导致的分层现象，通过测试和显微镜观察确认了气泡状分层，并讨论了其对未来磁体设计的影响及缓解方法。
2026-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.app-ph
Angular dependenceof the magnetisation AC loss: coated conductors, Roebel cables and double pancake coils
当导体受到相当大的磁场作用时，如在旋转机器、Transformers和高场磁体中，ReBCO涂层导体的交流损耗很大。罗贝尔电缆可以减少这些情况下的交流损耗。然而，需要计算机模拟来解释实验，理解损耗机制，通过优化罗贝尔电缆来减少交流损耗，并设计低温系统。在这篇文章中，我们模拟和讨论的交流损耗由于施加的磁场使电缆的任意角度，并考虑到一个现实的各向异性场依赖的临界电流密度。我们研究了超导体部分的交流损耗的限制非常高的耦合电流和完全非耦合股。非耦合情况下的模拟也描述了一个双饼线圈没有运输电流。对于模拟，我们使用两种不同的数值方法互补的优势。这作为相互检查的正确性的模拟结果，这同意对方。与预期相反，我们发现交流损耗不仅取决于所施加的磁场的垂直分量。我们还发现，与未换位的电缆相比，与股线表面成7度以下的取向的施加场的AC损耗降低了一个数量级以上。因此，我们建议将罗贝尔电缆用于具有磁场重要并联组件的绕组，例如Transformers和高场磁体。
2011-09-13 cond-mat.supr-con
Detecting quench in HTS magnets with LTS wires -- a theoretical and numerical analysis
高温超导磁体失超保护是一项具有挑战性的任务。由于正常区传播速度慢，通过直接监测线圈电压的长期可靠的失超检测方法可能不再适合HTS，使HTS磁体处于过热的危险之下。用NbTi低温超导线检测ReBCO超导带材绕制线圈的失超已在实验上得到证实，但仍需进一步开展理论研究，使其在高场磁体中得到更广泛的应用。在这篇手稿中，我们已经证明，这是显着的差异，在温度依赖性的临界电流之间的LTS和HTS，而不是正常区传播速度（NZPV），使LTS良好的淬火检测器。模拟结果表明，低温超导失超探测器应具有低基体分数或高基体电阻率。最后，在15 T和20 T的现场测试中，Nb_3Sn是一种很好的失超探测器。
2021-09-09 cond-mat.supr-con
Fast and accurate electromagnetic modeling of non-insulated and metal-insulated REBCO magnets
提出基于MEMEP的二维快速精确电磁模型，用于NI和MI REBCO线圈，并通过A-V方法及32 T全超导磁体验证其电流、SCIF与交流损耗分析能力。
2025-02-16 cond-mat.supr-con physics.app-ph
The effects of superconductor-stabilizer interfacial resistance on quench of current-carrying coated conductor
我们提出了一个模型的数值分析结果的正常区传播涂层导体。主要强调的是超导薄膜和稳定器之间的接触电阻增加的正常区传播的速度，正常区内的最大温升，和稳定裕度的影响。我们发现，随着接触电阻的增加，正常区传播的速度增加，正常区内的最高温度降低，稳定裕度缩小。这可以对涂覆导体的失超保护质量具有总体有益的影响。我们还简要地讨论了孤子的传播和沿导线的温度调制的发展。
2009-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A transformative superconducting magnet technology for fields well above 30 T using isotropic round wire multifilament Bi2Sr2CaCu2O8-x conductor
本文报道了用高温铜酸盐超导体Bi_2Sr_2CaCu_2 O_（8-x）（Bi-2212）制成的复丝圆线导体可以产生近34 T的磁场，远高于Nb_3Sn的24 T上限。这种Bi-2212导体的一个显着属性是，它不表现出宏观纹理，并且包含许多大角度晶界，但在20 T和4.2 K下仍获得非常高的超导临界电流密度Jc，为2500 A/mm 2。该Bi-2212导体不具有REBa 2Cu 3 O 7-x（REBCO）的高Jc涂覆导体所需的极端织构，也避免了其高纵横比、大的超导各向异性和对单丝导体的缺陷的固有敏感性。Bi-2212线可以缠绕或缆线成几乎任何类型的超导磁体，并且对于超过Nb 3Sn技术的当前1GHz质子共振极限的非常高的场NMR磁体将是特别有价值的。这一证明表明，晶界限制高Jc实际上可以克服表明了重新关注非理想几何形状中的晶界性质的巨大价值，特别是将这种Bi-2212导体的经验转化为多丝圆线REBCO或Fe基超导体的制造。
2013-05-06 cond-mat.supr-con
The effects of superconductor-stabilizer interfacial resistance on quench of a pancake coil made out of coated conductor
我们提出的数值分析结果的正常区传播的一堆$YBa_2Cu_3O_{7-x}$涂层导体模仿煎饼线圈。我们的主要目的是确定这种线圈的失超保护质量是否可以通过增加超导薄膜和稳定器之间的接触电阻而得到实质性的改善。我们表明，随着接触电阻的增加，正常区域的传播速度增加，线圈内的正常区域的检测变得可能更早，当正常区域内的峰值温度较低时，稳定裕度收缩。因此，增加接触电阻可以成为改善高$T_c$磁体应用的涂覆导体的前景的可行选择。
2010-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.acc-ph
A novel and fast electromagnetic and electrothermal software for quench analysis of high field magnets
本文开发一款C++耦合电磁-电热仿真软件，结合MEMEP变分法与有限差分并计入屏蔽电流，实现32 T以上全尺寸REBCO磁体的快速失超可靠性分析。
2025-02-16 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Estimation of hysteretic losses in the HTS coils made of coated conductor tapes of an electric generator during transient operation
在这项工作中，我们提出了一个建模工具，旨在估计的磁滞损耗的线圈的发电机与线圈的涂层导体带在瞬态操作。该模型是基于一个两阶段的隔离模型的方法，允许模拟的发电机和电流分布的超导线圈使用的单向耦合从发电机的HTS线圈模型。该模型有两个输入：转速和电负载信号。线圈的均匀各向异性体模型允许计算线圈中的电流分布。从这个分布，滞后损失的估计。除了对机器中的全局能量耗散提供估计的兴趣之外，在这项工作中，我们提出了一个更详细的局部分析，该分析允许解决诸如线圈设计、临界电流额定、电负载变化率限制、制冷机设计、易失超区域的识别和整体瞬态性能等问题。
2016-01-22 cond-mat.supr-con
Normal zone in $YBa_2Cu_3O_{6+x}$-coated conductors
我们考虑的电场的分布在YBCO涂层导体的情况下，其中的直流传输电流被迫进入铜稳定器由于一个薄弱环节-一段超导膜的临界电流小于传输电流。对金属衬底中的电场也进行了讨论。结果进行了比较，与最近的实验正常区传播的涂层导体的基板和稳定剂是彼此绝缘。基底和稳定剂之间的电势差以及基底中在正常区之外的电场可以由基底中的大屏蔽长度（与样品的长度相当）来解释。在淬火期间，YBCO和稳定剂之间的界面内以及缓冲层中的电场可以比正常区域内的纵向宏观电场大几个数量级。我们推测使用可能的微观放电所造成的这种大（$\sim $ kV/cm）电场作为一种手段来检测淬火的可能性。
2007-06-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Stability and normal zone propagation speed in YBCO coated conductors with increased interfacial resistance
我们将讨论如何稳定性和速度的正常区传播的YBCO涂层导体的超导薄膜和稳定剂之间的界面电阻的影响。我们的数值模拟表明，增加的界面阻力大大增加了正常区的传播速度，并降低了稳定裕度。电阻值的优化可以导致稳定性和失超保护要求之间的比在当前制造的涂覆导体中发现的更好的折衷。
2008-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Concepts of Static vs. Dynamic Current Transfer Length in 2G HTS coated conductors with a Current Flow Diverter Architecture
本文采用实验和数值模拟的方法来重新审视电流转移长度（CTL）的概念，在第二代高温超导体涂层导体与电流分流器（CFD）架构。计算流体动力学架构已经实施了八个商业涂层导体样品从THEVA。为了测量样品的银稳定层中的2-D电流分布，我们首先使用定制的120个电压抽头的阵列来测量表面电位分布。然后，所谓的“静态”CTL（$λ_s$）提取使用半解析模型，拟合实验数据。本文所定义的二维域上的静态CTL是文献中常用定义的推广。此外，我们使用了一个3-D有限元模型来模拟我们的计算流体动力学样本中的正常区传播，以量化他们的“动态”CTL（$λ_d$），本文介绍的一个新概念，定义为在淬火区传播过程中观察到的CTL。结果表明，对于CFD架构，$λ_d$总是大于$λ_s$，而$λ_d = λ_s$当稳定剂和超导体层之间的界面电阻在各处都相同时。我们证明了这些不同行为的原因与正常区域的形状有关，对于CFD架构，正常区域是弯曲的，否则是矩形的。最后，我们表明NZPV与$λ_d$成比例，而不是与$λ_s$成比例，这表明动态CTL $λ_d$是CTL的最一般定义，当正常区域周围发生电流拥挤和不均匀产热时，应始终使用动态CTL。
2021-03-23 cond-mat.supr-con
Stable, predictable and training-free operation of superconducting Bi-2212 Rutherford cable racetrack coils at the very high wire current density of more than 1000 A/mm2
高温超导体（HTS）可以实现比Nb-Ti和Nb 3Sn更强的高磁场磁体，但到目前为止，两个关键的限制因素是在长导体中实现高临界电流密度的困难，特别是在高电流电缆中，以及超导体进入正常状态的淬火危险。在这里，我们证明了稳定，可靠和训练淬火自由性能的Bi-2212赛道线圈缠绕17股卢瑟福电缆制成的电线与纳米喷雾Bi-2212粉末。这些复丝导线现在以单根长度超过1 km的形式交付，在30 T和4.2 K条件下的新记录整线临界电流密度高达950 A/mm 2。这些线圈携带高达8.6 kA，同时在4.2 K下产生3.5 T的峰值场，线电流密度为1020 A/mm 2。与Nb-Ti和Nb 3Sn磁体不可预测的训练性能完全不同，这些Bi-2212磁体在热失控和失超发生之前没有表现出训练失超，并且以稳定的方式进入磁通流状态。与Nb-Ti、Nb 3Sn和REBCO磁体的局部热失控发生在不可预测的位置处也完全不同，Bi-2212磁体的失超在大于一米的导体长度上始终发生在高场区域中。这些特性使得失超检测相当简单，能够实现安全保护，并且提出了由Bi-2212构造失超可预测超导磁体的新范例，Bi-2212与Nb-Ti和Nb 3Sn一样，是各向同性的、圆形的、多丝的、在km长度上均匀的并且适合于卢瑟福电缆使用，但是与它们不同的是，更能容忍能量干扰，这些干扰经常导致Nb基超导磁体过早失超和长训练周期。
2019-05-28 cond-mat.supr-con physics.acc-ph
Experimental Results from Early Non-Planar NI-HTS Magnet Prototypes for the Columbia Stellarator eXperiment (CSX)
Columbia University（哥伦比亚大学）；Pomona College（波莫纳学院）
本文通过非平面NI-HTS磁体原型实验，探讨了高温度超导技术在实现轴向磁场目标中的应用，展示了制造、冷却和诊断方面的改进。
2026-04-06 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
Complete suppression of flux instabilities in ramped superconducting magnets with synchronous temperature-modulated Jc
本文提出利用同步温度斜坡下降调制 Jc 的新框架，通过数值与实验验证其可完全消除 Nb3Sn 磁体磁通跳跃且不损害高场性能。
2025-05-12 cond-mat.supr-con physics.app-ph
