Объектом исследования является сверхпроводящий индуктивный накопитель гигаджоульного диапазона с частично бессиловой обмоткой. Цель работы – разработка концепции магнитной системы, с пониженными механическими напряжениями для целей создания сверхпроводящих индуктивных накопителей. Для расчета характеристик сверхпроводящего индуктивного накопителя энергии была построена модель тороидальной установки в программе COMSOL Multiphysics. Были получены картины магнитных полей для полоидального и тороидального поля, и распределение плотности полного, полоидального и тороидального тока при постоянном по толщине обмотки наклона ленточного сверхпроводника. В итоге в рассмотренном концепте была построена сверхпроводящая квазибессиловая тороидальная магнитная система с габаритами 14×4×4 м3, которая позволяет запасать в магнитном поле 2,4 ГДж. Использование квазибессиловой конфигурации позволяет существенно увеличить эффективность накопителя, что дает возможность модернизировать уже действующие установки. Разработанная модель в программе COMSOL, позволяет не только рассчитать характеристики будущего накопителя, но и подобрать конструкцию, необходимую для конкретной цели заказчик.

The purpose of the work is to develop the concept of a magnetic system with reduced mechanical stresses for the purpose of creating superconducting inductive storages. To calculate the characteristics of a superconducting inductive energy storage device, a model of a toroidal installation was built in the COMSOL Multiphysics program. The patterns of magnetic fields for the poloidal and toroidal fields, and the distribution of the density of the total, poloidal and toroidal current were obtained for a tape superconductor tilt constant across the thickness of the winding. As a result, in the considered concept, a superconducting quasi-forceless toroidal magnetic system with dimensions of 14×4×4 m3 was built, which allows storing 2.4 GJ in a magnetic field. The use of a quasi-powerless installation makes it possible to significantly increase the efficiency of accumulation, which makes it possible to modernize existing installations. The developed model in the COMSOL program allows not only to calculate the characteristics of the future drive, but also to choose the option chosen for the specific purpose of the customer.