IEC 61788-2:1999

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61788-2
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1999-03
Supraconductivité –
Partie 2:
Mesure du courant critique –
Courant critique continu des supraconducteurs
composites Nb Sn
Superconductivity –
Part 2:
Critical current measurement –
DC critical current of Nb Sn composite
superconductors
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61788-2:1999
Numéros des publications Numbering

Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are

sont numérotées à partir de 60000. issued with a designation in the 60000 series.

Publications consolidées Consolidated publications

Les versions consolidées de certaines publications de Consolidated versions of some IEC publications
la CEI incorporant les amendements sont disponibles. including amendments are available. For example,

Par exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to

indiquent respectivement la publication de base, la the base publication, the base publication incor-
publication de base incorporant l’amendement 1, et la porating amendment 1 and the base publication
publication de base incorporant les amendements 1 incorporating amendments 1 and 2.

et 2.
Validité de la présente publication Validity of this publication
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
actuel de la technique. the content reflects current technology.
Des renseignements relatifs à la date de reconfir- Information relating to the date of the reconfirmation
mation de la publication sont disponibles dans le of the publication is available in the IEC catalogue.
Catalogue de la CEI.
Les renseignements relatifs à des questions à l’étude et Information on the subjects under consideration and
des travaux en cours entrepris par le comité technique work in progress undertaken by the technical
qui a établi cette publication, ainsi que la liste des committee which has prepared this publication, as well
publications établies, se trouvent dans les documents ci- as the list of publications issued, is to be found at the
dessous: following IEC sources:
• «Site web» de la CEI* • IEC web site*
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour Published yearly with regular updates
régulièrement (On-line catalogue)*
(Catalogue en ligne)*
• IEC Bulletin
• Bulletin de la CEI Available both at the IEC web site* and
Disponible à la fois au «site web» de la CEI* as a printed periodical
et comme périodique imprimé
Terminology, graphical and letter
Terminologie, symboles graphiques
symbols
et littéraux
For general terminology, readers are referred to
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur IEC 60050: International Electrotechnical Vocabulary
se reportera à la CEI 60050: Vocabulaire Electro- (IEV).
technique International (VEI).
For graphical symbols, and letter symbols and signs
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux approved by the IEC for general use, readers are
et les signes d'usage général approuvés par la CEI, le referred to publications IEC 60027: Letter symbols to
lecteur consultera la CEI 60027: Symboles littéraux à be used in electrical technology, IEC 60417: Graphical
utiliser en électrotechnique, la CEI 60417: Symboles symbols for use on equipment. Index, survey and
graphiques utilisables sur le matériel. Index, relevé et compilation of the single sheets and IEC 60617:
compilation des feuilles individuelles, et la CEI 60617: Graphical symbols for diagrams.
Symboles graphiques pour schémas.
* Voir adresse «site web» sur la page de titre. * See web site address on title page.

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61788-2
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1999-03
Supraconductivité –
Partie 2:
Mesure du courant critique –
Courant critique continu des supraconducteurs
composites Nb Sn
Superconductivity –
Part 2:
Critical current measurement –
DC critical current of Nb Sn composite
superconductors
 IEC 1999 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized in
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Commission Electrotechnique Internationale
U
PRICE CODE
International Electrotechnical Commission
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue

– 2 – 61788-2 © CEI:1999
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 4

INTRODUCTION .6

Articles
1 Domaine d'application . 8

2 Références normatives. 8

3 Terminologie . 10
4 Prescriptions .10
5 Appareillage.12
6 Préparation du spécimen. 14
7 Procédure de mesure . 16
8 Justesse et précision de la méthode d'essai . 18
9 Calcul des résultats. 20
10 Compte rendu d'essai. 22
Annexe A (informative) Informations supplémentaires relatives aux articles 1 à 9 . 26
Annexe B (informative) Effet de déformation des conducteurs Nb Sn. 50
Annexe C (informative) Effet du champ induit. 54
Figures
1 Caractéristique V-I intrinsèque . 24
2 Caractéristique V-I avec une composante de transfert de courant . 24
A.1 Instrumentation du spécimen avec une paire de prises de tension nulle . 48
B.1 Variabilité du courant critique avec la déformation uniaxiale (de tension) pour
un fil composite Nb Sn typique représentée avec différents champs magnétiques. 52
61788-2 © IEC:1999 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 5

INTRODUCTION .7

Clause
1 Scope . 9

2 Normative references . 9

3 Terminology . 11
4 Requirements. 11
5 Apparatus .13
6 Specimen preparation . 15
7 Measurement procedure. 17
8 Precision and accuracy of the test method. 19
9 Calculation of results. 21
10 Test report . 23
Annex A (informative) Additional information relating to clauses 1 to 9 . 27
Annex B (informative) Strain effect of Nb Sn conductors. 51
Annex C (informative) Self-field effect. 55
Figures
1 Intrinsic V-I characteristic . 25
2 V-I characteristic with a current transfer component. 25
A.1 Instrumentation of specimen with a null voltage tap pair. 49
B.1 Uniaxial (tensile) strain dependence of critical current for a typical Nb Sn
composite wire shown at various magnetic fields . 53

– 4 – 61788-2 © CEI:1999
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

–––––––––––––
SUPRACONDUCTIVITÉ –
Partie 2: Mesure du courant critique –

Courant critique continu des supraconducteurs composites Nb Sn
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 61788-2 a été établie par le comité d'études 90 de la CEI:
Supraconductivité.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
90/55/FDIS 90/57/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
Les annexes A, B et C sont données uniquement à titre d'information.

61788-2 © IEC:1999 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

–––––––––––––
SUPERCONDUCTIVITY –
Part 2: Critical current measurement –

DC critical current of Nb Sn composite superconductors
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical reports or guides and they are accepted by the National Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 61788-2 has been prepared by IEC technical committee 90:
Superconductivity.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
90/55/FDIS 90/57/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
Annexes A, B and C are for information only.

– 6 – 61788-2 © CEI:1999
INTRODUCTION
Les courants critiques des supraconducteurs composites sont utilisés pour établir les limites de

conception des applications des fils supraconducteurs. Les conditions de fonctionnement des

supraconducteurs dans ces applications déterminent en grande partie leur comportement et il
est permis d'utiliser les essais effectués selon la méthode donnée dans la présente norme afin
d'obtenir une partie des informations nécessaires pour déterminer si un supraconducteur

spécifique est adapté ou non.
Il est également permis d'utiliser les résultats obtenus grâce à la présente méthode pour

détecter, dans les propriétés supraconductrices d'un supraconducteur composite, des

modifications résultant de variables de traitement, de la manipulation, du vieillissement,
d'autres applications ou de conditions ambiantes. La présente méthode est utile dans le
contrôle de la qualité, les essais de réception ou de recherche si les précautions données dans
la présente norme sont observées.
Les courants critiques des supraconducteurs composites dépendent d'un grand nombre de
variables. Il est nécessaire de considérer ces variables aussi bien lors des essais que lors de
l'application de ces matériaux. Les conditions d'essai telles que le champ magnétique, la
température et l'orientation relative du spécimen, le courant et le champ magnétique sont
déterminés en fonction de l'application considérée. Il est permis de déterminer la configuration
d'essai en fonction du conducteur considéré avec certaines tolérances. Il est permis de
déterminer le critère spécifique de courant critique en fonction de l'application considérée. En
cas d'irrégularités lors des essais, il peut être approprié de mesurer un certain nombre de
spécimens d'essai.
La méthode d'essai couverte par la présente norme est basée sur celle concernant la
détermination du courant critique des supraconducteurs composites Cu/Nb-Ti (CEI 61788-1) et
sur les travaux prénormatifs VAMAS (Projet Versailles sur les matériaux et normes avancés)
concernant le courant critique des supraconducteurs composites Nb Sn. On sait que le courant
critique des supraconducteurs Nb Sn est très sensible aux déformations mécaniques si on
compare avec le cas des supraconducteurs Cu/Nb-Ti. C'est pourquoi certaines modifications
sont effectuées dans les procédures d'essai qui peuvent affecter l'état de déformation du
spécimen d'essai. Voir l'annexe B pour l'historique de ces modifications.

61788-2 © IEC:1999 – 7 –
INTRODUCTION
The critical currents of composite superconductors are used to establish design limits for

applications of superconducting wires. The operating conditions of superconductors in these

applications determine much of their behaviour and tests made with the method given in the
present standard may be used to provide part of the information needed to determine the
suitability of a specific superconductor.

Results obtained from this method may also be used for detecting changes in the
superconducting properties of a composite superconductor due to processing variables,

handling, ageing or other applications or environmental conditions. This method is useful for

quality control, acceptance or research testing if the precautions given in this standard are
observed.
The critical current of composite superconductors depends on many variables. These variables
need to be considered in both the testing and the application of these materials. Test
conditions such as magnetic field, temperature and relative orientation of the specimen, current
and magnetic field are determined by the particular application. The test configuration may be
determined by the particular conductor through certain tolerances. The specific critical current
criterion may be determined by the particular application. It may be appropriate to measure a
number of test specimens if there are irregularities in testing.
The test method covered in this standard is based on that for the determination of the critical
current of Cu/Nb-Ti composite superconductors (IEC 61788-1) and the VAMAS (Versailles
Project on Advanced Materials and Standards) prestandardization work on the critical current
of Nb Sn composite superconductors. The critical current of Nb Sn superconductors is known
3 3
to be highly sensitive to mechanical strain compared to Cu/Nb-Ti superconductors. Hence,
some modifications are made on the test procedures which may affect the strain state of a test
specimen. See annex B for the background to these modifications.

– 8 – 61788-2 © CEI:1999
SUPRACONDUCTIVITÉ –
Partie 2: Mesure du courant critique –

Courant critique continu des supraconducteurs composites Nb Sn
1 Domaine d'application
La présente partie de la CEI 61788 traite d'une méthode d'essai pour la détermination du
courant critique continu des supraconducteurs composites Nb Sn qui sont fabriqués soit par le
procédé du bronze, soit par le procédé de diffusion interne de l'étain, et dont le rapport
cuivre/non-cuivre est supérieur à 0,2.
La présente méthode est destinée à être utilisée avec des supraconducteurs caractérisés par
des courants critiques inférieurs à 1 000 A et des valeurs n supérieures à 12 dans des
conditions d'essai standards et avec des champs magnétiques inférieurs ou égaux à 0,7 fois la
valeur du champ magnétique critique le plus élevé. Le spécimen d'essai est immergé dans un
bain d'hélium liquide à une température mesurée pendant l'essai. Le conducteur d'essai
composite Nb Sn a une structure monolithique avec une surface de section ronde totale
inférieure à 2 mm . Le spécimen utilisé dans la présente méthode d'essai a la forme d'une
bobine inductive. La présente norme indique les écarts par rapport à la méthode d'essai permis
dans des essais individuels de série et d'autres restrictions spécifiques.
Les conducteurs Nb Sn ayant des courants critiques supérieurs à 1 000 A ou des surfaces de
section supérieure à 2 mm peuvent être mesurés avec la présente méthode avec une
réduction anticipée de précision et un effet de champ induit plus significatif (voir annexe C).
D'autres formes d'essai, plus spécialisées, peuvent être mieux appropriées pour des essais de
conducteurs de plus grande taille qui ont été omis dans la présente norme dans un souci de
simplicité et de précision.
En principe, il convient que la méthode d'essai indiquée dans la présente norme s'applique aux
fils composites Nb Sn fabriqués selon un autre procédé comme le procédé «jelly roll» modifié.
Cette méthode est également supposée adaptable à d'autres fils supraconducteurs composites
après des modifications appropriées.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence

qui y est faite, constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale.
Pour les références datées, les amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne
s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes aux accords fondés sur la présente Norme
internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes
des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière édition
du document normatif en référence s’applique. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent
le registre des Normes internationales en vigueur.
1)
CEI 60050-815:—, Supraconductivité
CEI 61788-1:1998, Supraconductivité – Partie 1: Mesure du courant critique – Courant critique
continu des supraconducteurs en composite Cu/Nb-Ti
–––––––––
1)
A publier.
61788-2 © IEC:1999 – 9 –
SUPERCONDUCTIVITY –
Part 2: Critical current measurement –

DC critical current of Nb Sn composite superconductors
1 Scope
This part of IEC 61788 covers a test method for the determination of the d.c. critical current of
Nb Sn composite superconductors which are fabricated by either the bronze process or the
internal tin diffusion process and have a copper/non-copper ratio larger than 0,2.
This method is intended for use with superconductors which have critical currents of less than
1 000 A and n-values larger than 12 under standard test conditions and at magnetic fields of
less than or equal to 0,7 times the upper critical magnetic field. The test specimen is immersed
in a liquid helium bath at a measured temperature during testing. The Nb Sn composite test
conductor has a monolithic structure with a total round-cross-sectional area that is less than
2 mm . The specimen geometry used in this test method is an inductively coiled specimen.
Deviations from this test method that are allowed for routine tests and other specific
restrictions are given in this standard.
Nb Sn conductors with critical currents above 1 000 A or total cross-sectional areas greater
than 2 mm can be measured with the present method with an anticipated reduction in
precision and a more significant self-field effect (see annex C). Other, more specialized,
specimen test geometries may be more appropriate for larger conductor testing which have
been omitted from this present standard for simplicity and to retain precision.
The test method given in this standard should in principle apply to Nb Sn composite wires
fabricated by any other process, such as the modified jelly-roll process. This method is also
expected to apply to other superconducting composite wires after some appropriate
modifications.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this International Standard. For dated references, subsequent
amendments to, or revisions of, any of these publications do not apply. However, parties to
agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the possibility

of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated
references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of IEC
and ISO maintain registers of currently valid International Standards.
1)
IEC 60050-815:—, Superconductivity
IEC 61788-1:1998, Superconductivity – Part 1: Critical current measurement – DC critical
current of Cu/Nb-Ti composite superconductors
–––––––––
1)
To be published.
– 10 – 61788-2 © CEI:1999
3 Terminologie
Pour les besoins de la présente partie de la CEI 61788, les définitions de la CEI 60050-815

s'appliquent, ainsi que la définition suivante:

Le courant critique (l ) est défini comme le courant pour lequel un critère de champ électrique
c
(E ) ou un critère de résistivité (ρ ) spécifique est atteint dans le spécimen considéré pour une
c c
valeur donnée du champ magnétique statique appliqué à une température spécifiée dans un

bain d'hélium liquide et à pression constante. Pour E ou ρ , il existe un critère de tension
c c
correspondant V pour une longueur d'échantillon spécifiée
c
4 Prescriptions
Le courant critique d'un supraconducteur doit être mesuré en appliquant un courant continu (I)
au spécimen supraconducteur et ensuite en mesurant la tension (V) générée le long d'une
section du spécimen. Le courant doit être augmenté à partir de zéro et la caractéristique
tension-courant (V-I) doit être générée et enregistrée.
Le spécimen doit être enroulé sur un mandrin de réaction cylindrique avec un sillon hélicoïdal
et, après réaction, il doit être transféré sur un mandrin de mesurage du même diamètre sur
lequel l'angle hélicoïdal est conservé.
Le spécimen doit être fixé sur le mandrin de mesurage en le serrant et/ou en le collant à l'aide
d'un adhésif à basse température.
Dans la présente méthode, le champ magnétique appliqué doit être parallèle à l'axe du
mandrin de mesurage.
La précision recherchée par la présente méthode est un coefficient de variation (écart type
divisé par la moyenne des déterminations de courant critique), qui est inférieur à 3 % pour la
mesure à 12 T et proche de 4,2 K.
L'utilisation d'une correction de transfert de courant commune est exclue de la présente
méthode d'essai. De plus, si une signature de transfert de courant est déclarée lors du
mesurage, ce dernier doit être déclaré non valide.
Il incombe à l'utilisateur de la présente norme de consulter et d'établir des règles d'hygiène et de
sécurité appropriées et de déterminer l'applicabilité des restrictions en matière de réglementation
avant utilisation. Des spécifications préventives spécifiques sont données ci-après.
Ces types de mesurages sont susceptibles de présenter des risques. La présence de courants

continus élevés et de tensions très basses ne représente pas nécessairement un risque direct
pour l'utilisateur, mais des courts-circuits accidentels des fils avec d'autres conducteurs, tels
que des outils ou des lignes de transfert, peuvent dégager une énergie importante et produire
des arcs ou des brûlures électriques. Il est impératif d'isoler les fils de courant et de les
protéger des courts-circuits. L'énergie accumulée dans les aimants supraconducteurs
généralement utilisés pour fournir le champ magnétique de fond est également susceptible de
produire des courants élevés et/ou des impulsions de tension ou de placer de grandes
quantités d'énergie thermique dans les systèmes cryogéniques, ce qui produit une évaporation
rapide ou même des conditions explosives. L'utilisation de liquides cryogéniques est
indispensable au refroidissement des supraconducteurs pour permettre la transition vers l'état
de supraconduction. Le contact direct de la peau avec des conduits de transfert de liquides
froids, des Dewars de stockage ou des composants d'appareillage peut provoquer une
congélation immédiate, de même que le contact direct avec un cryogène répandu. Il est
impératif d'observer des règles de sécurité lors de la manipulation des liquides cryogéniques.

61788-2 © IEC:1999 – 11 –
3 Terminology
For the purpose of this part of IEC 61788, the definitions given in IEC 60050-815 and the

following apply:
The critical current (I ) is defined as the current at which a specific electric field strength
c
(electric field) criterion (E ) or resistivity criterion (ρ ) is reached in the specimen at a certain
c c
value of a static applied magnetic field at a specific temperature in a liquid helium bath at a

constant pressure. For either E or ρ , there is a corresponding voltage criterion V for a
c c c
specified sample length
4 Requirements
The critical current of a superconductor shall be measured by applying a direct current (I) to
the superconductor specimen and then measuring the voltage (V) generated along a section of
the specimen. The current shall be increased from zero and the voltage-current (V-I)
characteristic generated and recorded.
The specimen shall be wound on a cylindrical reaction mandrel with a helical groove and after
reaction, transferred to a measurement mandrel of the same diameter on which the helical
angle is preserved.
The specimen shall be affixed to the measurement mandrel by tightening the specimen and/or
bonding with a low temperature adhesive.
In this test method, the applied magnetic field shall be parallel to the measurement mandrel
axis.
The target precision of this method is a coefficient of variation (standard deviation divided by
the average of the critical current determinations), that is less than 3 % for the measurement at
12 T and near 4,2 K.
The use of a common current transfer correction is excluded from this test method.
Furthermore, if a current transfer signature is pronounced in the measurement, then the
measurement shall be considered invalid.
It is the responsibility of the user of this standard to consult and establish appropriate safety
and health practices, and determine the applicability of regulatory limitations prior to use.
Specific precautionary statements are given below.

Hazards exist in this type of measurement. Very large direct currents with very low voltages do
not necessarily provide a direct personal hazard, but accidental shorting of the leads with
another conductor, such as tools or transfer lines, can release significant amounts of energy
and cause arcs or burns. It is imperative to isolate and protect current leads from shorting.
Also, the stored energy in the superconducting magnets commonly used for the background
magnetic field can cause similar large current and/or voltage pulses, or deposit large amounts
of thermal energy in the cryogenic systems causing rapid boil-off or even explosive conditions.
The use of cryogenic liquids is essential to cool the superconductors to allow transition into the
superconducting state. Direct contact of skin with cold liquid transfer lines, storage dewars or
apparatus components can cause immediate freezing, as can direct contact with a spilled
cryogen. It is imperative that safety precautions for handling cryogenic liquids be observed.

– 12 – 61788-2 © CEI:1999
5 Appareillage
5.1 Matériau du mandrin de réaction

Le mandrin de réaction doit être constitué d'un matériau résistant à la chaleur traité en surface ou

non. Des matériaux appropriés pour les mandrins de réaction sont recommandés à l'annexe A.

Il est permis d'utiliser n'importe lequel d'entre eux.

5.2 Construction du mandrin de réaction

Il est recommandé que la forme d'ensemble du mandrin de réaction corresponde à celle du
mandrin de mesurage sur lequel le spécimen individuel est à transférer.
Le diamètre du mandrin de réaction doit être suffisamment grand pour que la déformation
de flexion du spécimen, qui est introduite dans le spécimen pendant l'enroulage, soit inférieure
à 5 %.
Le mandrin doit comporter un sillon hélicoïdal autour duquel le spécimen doit être enroulé.
L'angle de pas du sillon doit être inférieur à 7°. La profondeur du sillon doit être au moins égale
à la moitié du diamètre du fil.
5.3 Matériaux du mandrin de mesurage
Le mandrin de mesurage doit être constitué d'un matériau isolant ou d'un matériau conducteur
non ferromagnétique recouvert ou non d'une couche isolante.
Il est inévitable que le courant critique puisse dépendre du matériau du mandrin de mesurage
en raison de la contrainte produite par la contraction thermique différentielle entre le spécimen
et le mandrin de mesurage.
La déformation totale produite dans le spécimen à la température de mesurage doit être
réduite à ±0,03 %. En cas de déformation supérieure due à la contraction thermique
différentielle du spécimen et du mandrin, on doit noter le courant critique à déterminer en état
de déformation excessive par identification du matériau du mandrin.
Des matériaux pour mandrins de mesurage appropriés sont recommandés à l'annexe A. Il est
permis d'utiliser n'importe lequel d'entre eux.
Lorsqu'un matériau conducteur utilisé ne comporte pas de couche isolante, le courant de fuite
dans le mandrin doit être inférieur à 0,2 % du courant total lorsque le courant du spécimen est

en courant critique I (voir 8.5).
c
5.4 Construction du mandrin de mesurage
Le mandrin doit comporter un sillon hélicoïdal autour duquel le spécimen doit être enroulé.
Le diamètre du mandrin de mesurage, l'angle de pas du sillon hélicoïdal, sa profondeur et sa
forme doivent être proches de ceux du mandrin de réaction.
L'angle entre l'axe du spécimen (portion entre les prises de tension) et le champ magnétique
doit être égal à (90 ± 7)°. Cet angle doit être déterminé avec une précision de ±2°.
Le contact de courant et le mandrin de mesurage doivent former un ensemble rigide de façon à
éviter toute concentration de contrainte dans la région de transition entre le mandrin et le
contact de courant.
61788-2 © IEC:1999 – 13 –
5 Apparatus
5.1 Reaction mandrel material
The reaction mandrel shall be made from a heat-resistant material that is either surface-treated

or not. Suitable reaction mandrel materials are recommended in annex A. Any one of these

may be used.
5.2 Reaction mandrel construction

The overall geometry of the reaction mandrel should be matched closely to that of the
measurement mandrel to which the individual specimen is to be transferred.
The reaction mandrel shall have a diameter large enough that the specimen bending strain,
which is introduced into the specimen during winding, is less than 5 %.
The mandrel shall have a helical groove in which the specimen shall be wound. The pitch angle
of the groove shall be less than 7°. The depth of the groove shall be at least half the wire
diameter.
5.3 Measurement mandrel material
The measurement mandrel shall be made from an insulating material, or from a conductive
non-ferromagnetic material that is either covered or not covered with an insulating layer.
The critical current may inevitably depend on the measurement mandrel material due to the
strain induced by the differential thermal contraction between the specimen and the measurement
mandrel.
The total strain induced in the specimen at the measuring temperature shall be minimized to be
within ±0,03 %. If there is an excess strain due to the differential thermal contraction of the
specimen and the mandrel, the critical current shall be noted to be determined under an excess
strain state by identification of the mandrel material.
Suitable measurement mandrel materials are recommended in annex A. Any one of these may
be used.
When a conductive material is used without an insulating layer, the leakage current through the
mandrel shall be less than 0,2 % of the total current when the specimen current is at critical
current I (see 8.5).
c
5.4 Measurement mandrel construction
The mandrel shall have a helical groove in which the specimen shall be wound.
The diameter of the measurement mandrel, the pitch angle of the helical groove and its depth
and shape shall be close to those of the reaction mandrel.
The angle between the specimen axis (portion between the voltage taps) and the magnetic
field shall be (90 ± 7)°. This angle shall be determined with an accuracy of ±2°.
The current contact shall be rigidly fastened to the measurement mandrel to avoid stress
concentration in the region of transition between the mandrel and the current contact.

– 14 – 61788-2 © CEI:1999
6 Préparation du spécimen
6.1 Montage du spécimen pour le traitement thermique de réaction

Le spécimen d'essai ne doit pas comporter de jointure ou d'épissure.

Lorsqu'on utilise des critères de résistivité pour la détermination du courant critique, la surface

totale de section S du spécimen doit être déterminée avec une précision de 5 %.

L'enroulement du spécimen doit empêcher toute torsade supplémentaire du spécimen.

Le spécimen doit être positionné dans le sillon du mandrin de réaction pratiquement sans
tension (moins de 0,1 % de déformation de traction) de manière à ce que l'emplacement
continue à être préservé et la pression de contact réduite au minimum pour prévenir la fixation
par diffusion.
La déformation en flexion maximale, provoquée par le montage du spécimen, ne doit pas être
supérieure à 5 %.
Le fil spécimen doit être retenu sur le mandrin de réaction en courbant les extrémités par de
petits trous, un à chaque extrémité du mandrin, ou être retenu par une méthode équivalente.
Le spécimen doit être nettoyé pour éviter les effets de la contamination.
6.2 Traitement thermique de réaction
Le traitement thermique de réaction doit être effectué selon les spécifications du fabricant avec
des limites d'erreur qui ne doivent pas être dépassées. Les variations de température dans le
four doivent être contrôlées de manière à respecter ces limites.
6.3 Montage du spécimen pour la mesure
Après le traitement thermique de réaction, les extrémités du spécimen doivent être coupées
pour correspondre au mandrin de mesurage.
Le spécimen doit être dévissé du mandrin de réaction en le serrant légèrement et en faisant
tourner le mandrin à l'intérieur de celui-ci.
Le spécimen doit être immédiatement vissé au mandrin de mesurage de la même manière qu'il
a été enlevé du mandrin de réaction. En le montant sur le mandrin de mesurage, le spécimen

doit être placé dans le sillon et une extrémité doit être soudée à l'anneau de contact de
courant. Le spécimen doit être enfoncé sur toute sa longueur en commençant par l'extrémité
fixée en le positionnant ainsi fermement dans le sillon. L'extrémité libre doit ensuite être
soudée à l'autre anneau de contact.
La longueur minimale de la partie soudée du contact de courant doit être supérieure à 40 mm
ou 30 fois le diamètre du fil. Il ne doit pas y avoir plus de trois tours de spécimen soudés sur
chaque contact de courant.
La distance la plus courte entre un contact de courant et une prise de tension doit être
supérieure à 100 mm.
Les prises de tension doivent être soudées au spécimen. Réduire l'inductance mutuelle entre
le courant appliqué et la zone formée par le spécimen et les prises de tension en enroulant en
sens inverse, autour du spécimen, la section non torsadée des prises de tension comme
indiqué à la figure A.1.
61788-2 © IEC:1999 – 15 –
6 Specimen preparation
6.1 Specimen mounting for reaction heat treatment

There shall be no joints or splices in the test specimen.

When using resistivity criteria for the critical current determination, the total cross-sectional

area S of the specimen shall be determined to a precision of 5 %.

The specimen shall not be wound in a manner that would introduce additional twists into the

specimen.
The specimen shall be located in the groove on the reaction mandrel under almost zero tension
(less than 0,1 % tensile strain) so that location continues to be preserved and the contact
pressure reduced to a minimum to discourage diffusion bonding.
The maximum bending strain, induced during the mounting of the specimen, shall not exceed 5 %.
The specimen wire shall be retained on the reaction mandrel by bending ends through small
holes, one at each end of the mandrel, or be retained by some equivalent method.
The specimen shall be cleaned to avoid effects of contamination.
6.2 Reaction heat treatment
Reaction heat treatment shall be carried out according to the manufacturer's specification,
which includes error limits which shall not be exceeded. Temperature variations within the
furnace shall be controlled so as not to exceed those limits.
6.3 Specimen mounting for measurement
After the reaction heat treatment, the ends of the specimen shall be trimmed to suit the
measurement mandrel.
The specimen shall be unscrewed from the reaction mandrel by lightly restraining it and
rotating the mandrel within it.
The specimen shall be immediately screwed onto the measurement mandrel in the same
manner as it was removed from the reaction mandrel. When mounting on the measurement
mandrel, the specimen shall be laid into the groove and one end shall be soldered to the

current contact ring. Starting from the fixed end, the specimen shall be stroked along its entire
length, thus firmly seating the specimen in the groove. The free end shall then be soldered to
the other contact ring.
The minimum length of the soldered part of the current contact shall be greater than 40 mm, or
30 wire diameters. No more than three turns of the specimen shall be soldered to each current
contact.
The shortest distance from a current contact to a voltage tap shall be greater than 100 mm.
The voltage taps shall be soldered to the specimen. Minimize the mutual inductance between
the applied current and the area formed by the specimen and the voltage taps by
counterwinding the untwisted section of the voltage taps back along the specimen, as shown in
figure A.1.
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La distance autour du spécimen entre les prises de tension, L, doit être mesurée avec une
précision de 5 %. La séparation entre les prises de tension doit être supérieure à 150 mm.

6.4 Fixation du spécimen
On doit utiliser la tension d
...