Kühlkonzeptionen für HTSL-Bauelemente (Deutsch)

Generelle Lösungen für die Kühlung von Hochtemperatur-Supraleiter (HTSL)-Bauelementen gibt es nicht. Die Kühlkonzeptionen müssen individuell den charakteristischen Forderungen des jeweiligen Gesamtsystems angepaßt werden. Prinzipiell ist für eine Kühlkonzeption folgendes relevant: Kühltemperatur - Temperaturkonstanz und Temperaturregelung - Kühllast und Kälteleistung - kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitende Kühlung - Automatisierung der Kühlung - Lebensdauer bzw. Verfügbarkeit des Tieftemperaturkühlers - Funktionsstörungen durch Mikrophonie, Thermophonie oder elektromagnetische Wirkungen - stationäre oder mobile Nutzung - Investitionskosten und Kosten für Kühlung. Es werden einige Kühlkonzeptionen, die im Institut für Luft- und Kältetechnik Dresden erarbeitet wurden, vorgestellt. Ein Ausführungsbeispiel behandelt die Entwicklung eines Spezialkryostates für den Einsatz in einem SQUID-Gradiometer-System zur Messung des Magnetkardiogramms in nicht abgeschirmter Atmosphäre. Der Kryostat ist vollständig aus mit Glasfasern verstärktem Epoxidharz-Material hergestellt. Es muß ein Klebstoff verwendet werden, der für tiefe Temperaturen geeignet ist und eine sichere Abdichtung der Vakuumgefäße ermöglicht. Die Wärmeverluste wurden durch Vielschichtisolation minimiert. Außerdem wurde eine Kryopumpe installiert. An einem anderen Beispiel wird ein störarmes SQUID-Kühlsystem vorgestellt. Ein solches System wird z.B. benötigt, wenn mittels HTSL-SQUIDs Werkstoffprüfungen in Flugzeugen durchgeführt werden. Hier wird ein störarmes Kühlsystem benötigt, welches von der Lage unabhängig arbeitet. Dieses System arbeitet diskontinuierlich. Kälteerzeugendes Organ ist eine Split-Stirlingmaschine, deren Kaltkopf mit einem Kapillarspeicher verbunden ist. In der Festkörpermatrix des Kapillarspeichers wird Stickstoff durch die Stirlingmaschine verflüssigt.