Modellizzazione elettromagnetica di cavi CORC superconduttori

The thesis work focuses on the electromagnetic modeling of CORC superconducting cables. Initially, the phenomenon of low-temperature (LTS) and high-temperature (HTS) superconductivity is introduced, defining the critical parameters and exploring the engineering applications of the technology. Subsequently, the composition of the CORC cable is defined, highlighting its structure and applications, advantages over other types of superconducting systems, as well as defects and issues in its realization and use. The discussion continues with the electromagnetic study of the cable, through the resolution of eddy currents induced by the presence of an external magnetic field. Various formulations for analyzing induced currents are examined, particularly using finite element methods (FEM) and integral methods (IEM). Next, an analysis and comparison of the aforementioned methods is conducted to evaluate losses in a 3D model of the CORC cable, initially assumed to be non-superconducting for validation, and subsequently using the superconducting material. The work concludes with a critical commentary on the obtained results, highlighting the pros and cons of the computational methodologies used. Additionally, future developments of this thesis are also discussed.

Il lavoro di tesi è incentrato sulla modellizzazione elettromagnetica dei cavi CORC superconduttori. Preliminarmente è stato introdotto il fenomeno della superconduttività a bassa (LTS) ed alta (HTS) temperatura definendo i parametri critici ed esplorando le applicazioni ingegneristiche della tecnologia. Successivamente viene definita la composizione del cavo CORC evidenziandone la struttura e le applicazioni, pregi rispetto ad altri tipi di sistemi superconduttori, difetti e problematiche nella realizzazione ed utilizzo. La trattazione continua con lo studio elettromagnetico del cavo, mediante la risoluzione delle correnti parassite indotte dalla presenza di un campo magnetico esterno. Vengono analizzate diverse formulazioni per l’analisi delle correnti indotte, in particolare, utilizzando metodi agli elementi finiti (FEM) ed integrali (IEM). Si prosegue con l'analisi ed il confronto dei metodi sopracitati al fine di valutare le perdite in un modello 3D di cavo CORC, inizialmente assunto non superconduttivo per validazione e successivamente impiegando il materiale superconduttore. Si conclude con un commento critico dei risultati ottenuti evidenziando pro e contro delle metodologie di calcolo utilizzate. Unito a ciò vengono riportati anche futuri sviluppi di questa tesi.