Division of accelerators, cryogenics and magnetism

Les films supraconducteurs YBa₂Cu₃O₇ (YBCO) déposés sur rubans d’acier ou de nickel sont de plus en plus considérés  comme des solutions pour le transport d’électricité ou comme composants possibles pour différents dispositifs électro-techniques tels que les transformateurs, les limiteurs de courant (Superconducting Fault Current Limiters – SFCL) ou le stockage d’énergie magnétique (Superconducting  Magnetic Energy Storage - SMES). Dans cet exposé, nous aborderons deux aspects des propriétés de ces rubans :

La courbe représentant la densité de courant critique en fonction de la température dans les films YBCO est différente de ce qu’elle est dans les supraconducteurs classiques. Nous montrerons d’abord comment on peut établir cette courbe de manière simple et rapide par une mesure magnétique, puis nous montrerons comment on peut rendre compte de sa forme particulière en supposant l’existence d’un gradient de température critique le long de l’épaisseur du film. Nous verrons comment ce modèle permet de rendre compte des différences observées entre les propriétés des rubans fabriqués par différents fournisseurs et de la décroissance de la densité de courant critique observée lorsque l’épaisseur du film YBCO dépasse une certaine limite.

La transition brutale à l’état normal des rubans (quenching) peut être à la fois un phénomène que l’on souhaite éviter (dans les câbles) et un phénomène sur lequel sera basé le fonctionnement de certains dispositifs (les limiteurs de courants). C’est la raison pour laquelle on protège le film supraconducteur avec un film métallique. Pour comprendre et maîtriser le phénomène de quenching, il faut pouvoir l’étudier sans être gêné par les effets thermiques. Un banc de mesures capable de fournir des impulsions de courant de 1000A pendant 15ms a été monté pour cela à l’Ecole Polytechnique de Montréal (groupe de Frédéric Sirois). Les résultats de mesures réalisées sur des rubans différents montrent que au-dessus de la valeur de courant critique, dans le régime de flux flow, il existe un effet inductif entre le film supraconducteur et le film métallique lié au déplacement de vortex de courant supraconducteurs dans le film YBCO. Il en résulte une tension induite dans le film métallique alors même que le film supraconducteur est parcouru par un courant continu.  A plus fort courant cet effet disparaît et la résistance dynamique des rubans diminue.