Coupling losses in large superconducting cable in conduit conductors during fusion reactor scenarios : modelling and experimental investigations

Le but de cette thèse est de généraliser un modèle purement analytique qui évalue l’aimantation d’un câble supraconducteur. Celui-ci est assemblé par torsadages imbriqués de plusieurs centaines de brins supraconducteurs, constituant ainsi plusieurs étages, dont le comportement électromagnétique est d’autant plus complexe à représenter. Partant d’un modèle CEA existant mais limité à 2 étages, nous renforçons sa base théorique pour construire un modèle totalement généralisé, capable de représenter ces câbles complexes à tout nombre d’étages. Ce nouveau modèle analytique baptisé N-stage COLISEUM est confronté aux mesures d’aimantation effectuées durant la thèse sur divers échantillons de câble dans la station JOSEFA, montrant un accord satisfaisant. La qualité des prédictions de N-stage COLISEUM est validée ainsi que sa cohérence avec un modèle CEA heuristique déjà établi (MPAS), ouvrant la voie à une évolution combinée des 2 modèles et à des applications sur la stabilité cryogéniqueThe objective of the present work is to generalize a purely analytical model used to assess the magnetization of a superconducting cable. These cables are assembled twisting several superconducting strands together in stages, making the electromagnetic description harder to handle due to this complex geometry. Starting from an already existing CEA model limited to the description of two consecutive stages, we strengthen its analytical basis in order to build a fully generalized model capable to represent complex cables with any number of stages. This new model, called N-stage COLISEUM, is confronted to experimental coupling losses measurements conducted on several cable samples in the JOSEFA facility, showing a fair agreement. The quality of the predictions from the N-stage COLISEUM is verified and also compared to an heuristic CEA model (MPAS), already established, opening the path for possible evolutions of both models and for stability application