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Numerical Analysis of the Electrical Interconnections Between LHC Superconducting Magnets

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Anteprima della tesi: Numerical Analysis of the Electrical Interconnections Between LHC Superconducting Magnets, Pagina 11
CHAPTER 1. Introduction to Superconductivity
The heat capacity of any metal is made up of two contributions:
1. the electronic heat capacity due to the electrons;
2. the lattice heat capacity due to the crystal lattice.
As the electronic heat capacity decreases linearly with decreasing tempera-
ture, while the lattice one with the third power of the temperature, the latter
one will be negligible for T→0.
The behaviour of a superconductor is rather different, in fact cel does not
decrease linearly with temperature but exponentially, as shown in Fig.(1.8),
in agreement with:
cel
αTc
= ae−b(Tc/T ) (1.11)
where a and b are two material constants independent of the temperature.
This means that even a very small heat loss can lead to a strong cooling.
At T = Tc we can notice a jump in the heat capacity, due to the transition
to the normal conductive state. Nevertheless, the magnitude of this jump
varies in different superconductors.
Also the thermal conductivity is characterized by some rather distinctive
features.
As we know in the presence of a temperature gradient a metal is not in
thermal equilibrium, a heat flux P = −k dT/dx proportional to the tem-
perature gradient arises. The proportionality constant k is the thermal con-
ductivity, which depends on the material and on the temperature and, in
analogy with the heat capacity, it can be written as the sum of an electronic
and a lattice contribution.
There are several mechanisms of thermal conductivity, related to the dif-
ferent kinds of scattering processes, so those two contributions can be calcu-
lated as:
1
kel
' 1
kel−lat
+ 1
kel−imp
+ 1
kel−el
(1.12)
1
klat
' 1
klat−el
+ 1
klat−imp
+ 1
klat−lat
(1.13)
In normal metals the major role is played by the electronic thermal contri-
bution k−1el = aT 2 + b/T , while in superconductors the temperature depen-
dence is completely different and so the lattice contribution is considerably
enhanced at T < Tc.
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Numerical Analysis of the Electrical Interconnections Between LHC Superconducting Magnets

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Informazioni tesi

  Autore: Marco Casali
  Tipo: Laurea II ciclo (magistrale o specialistica)
  Anno: 2008-09
  Università: Università degli Studi di Bologna
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria energetica e nucleare
  Relatore: Marco Breschi
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 148

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Parole chiave

lhc
quench
helium
superconductivity
electric circuits
magnets
superfluids

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