Pertes AC dans les supraconducteurs : une approche multi-échelle pour le dimensionnement de câbles fort courant

The work reported in this PhD deals with AC losses in superconductingmaterial for large scale applications such as cables or magnets. Numerical models involvingFEM or integral methods have been developed to solve the time transient electromagneticdistributions of field and current densities with the peculiarity of the superconductingconstitutive E-J equation. Two main conductors have been investigated. First, REBCOsuperconductors for applications operating at 77 K are studied and a new architecture ofconductor (round wires) for 3 kA cables. Secondly, for very high current cables, 3-D simulationson MgB2 wires are built and solved using FEM modeling. The following chapterintroduced new development used for the calculation of AC losses in DC cables with ripples.The thesis ends with the use of the developed numerical model on a practical example inthe european BEST-PATHS project : a 10 kA MgB2 demonstrator.Le travail de cette thèse porte sur l’études des pertes AC dans les supraconducteurspour des applications tels que les câbles ou les aimants. Les modélisations numériquesrapportées sont de type éléments-finis ou méthode intégrale. Toutes ces méthodesvisent à estimer avec précision les distributions de densité de courant et de champ magnétiqueen prenant en compte différents lois de comportement pour le supraconducteur. Deuxconducteurs sont introduits dans ce mémoire. Tout d’abord, les supraconducteurs à hautetempérature critiques sont étudiées avec l’introduction d’une nouvelle forme de conducteurHTc (fils cylindriques) qui sont envisagés pour des câbles fort courant de 3 kA. Dans unsecond temps, des simulations numériques 3-D sont réalisés sur un conducteur MgB2. Lechapitre suivant traite des contraintes de calculs des pertes dans le but de dimensionnerl’ensemble des pertes d’un câble complet. Enfin, les modèles numériques développés précédemmentsont utilisés sur un exemple concret : le démonstrateur 10 kA fait à l’aide duconducteur MgB2 dans le projet européen BEST-PATHS