IEC 61788-11:2003

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61788-11
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2003-01
Supraconductivité –
Partie 11:
Mesure du rapport de résistance résiduelle –
Rapport de résistance résiduelle des
supraconducteurs composites de Nb Sn
Superconductivity –
Part 11:
Residual resistance ratio measurement –
Residual resistance ratio of Nb Sn composite
superconductors
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61788-.11:2003
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respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
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base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
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.
NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
61788-11
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2003-01
Supraconductivité –
Partie 11:
Mesure du rapport de résistance résiduelle –
Rapport de résistance résiduelle des
supraconducteurs composites de Nb Sn
Superconductivity –
Part 11:
Residual resistance ratio measurement –
Residual resistance ratio of Nb Sn composite
superconductors
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– 2 – 61788-11 © CEI:2003
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 4
INTRODUCTION .6
1 Domaine d’application. 8
2 Références normatives . 8
3 Termes et définitions . 8
4 Prescriptions.10
5 Appareillage .10
5.1 Matériau de l'embase de mesure .10
5.2 Longueur de l'embase de mesure .10
5.3 Cryostat pour la mesure de la résistance R .10
6 Préparation de l'éprouvette .10
7 Acquisition des données .10
7.1 Résistance (R ) à température ambiante .10
7.2 Résistance (R ) immédiatement supérieure à la transition supraconductrice.12
7.3 Rapport de résistance résiduelle (RRR).14
8 Exactitude et stabilité de la méthode d'essai.16
8.1 Température.16
8.2 Mesure de la tension .16
8.3 Courant .16
9 Rapport d'essai.16
9.1 Eprouvette.16
9.2 Valeurs RRR consignées .16
9.3 Rapport des conditions d'essai .16
Annexe A (informative) Informations supplémentaires concernant la mesure du RRR.22
Figure 1 – Rapport entre la température et la tension.20
Figure 2 – Courbes de la tension en fonction de la température et définition
de chaque tension.20

61788-11 © IEC:2003 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD . 5
INTRODUCTION .7
1 Scope . 9
2 Normative references. 9
3 Terms and definitions . 9
4 Requirements .11
5 Apparatus .11
5.1 Material of measuring base plate .11
5.2 Length of the measuring base plate .11
5.3 Cryostat for the resistance R measurement.11
6 Specimen preparation.11
7 Data acquisition .11
7.1 Resistance (R ) at room temperature.11
7.2 Resistance (R ) just above the superconducting transition.13
7.3 Residual resistance ratio (RRR).15
8 Accuracy and stability in the test method .17
8.1 Temperature.17
8.2 Voltage measurement.17
8.3 Current .17
9 Test report.17
9.1 Specimen .17
9.2 Report of RRR values .17
9.3 Report of test conditions .17
Annex A (informative) Additional information relating to measurement of RRR .23
Figure 1 – Relationship between temperature and voltage .21
Figure 2 – Voltage versus temperature curves and definition of each voltage.21

– 4 – 61788-11 © CEI:2003
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
SUPRACONDUCTIVITÉ –
Partie 11: Mesure du rapport de résistance résiduelle –
Rapport de résistance résiduelle des supraconducteurs
composites de 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, spécifications techniques, 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 61788-11 a été établie par le Comité d’Etudes 90: Supra-
conductivité.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
90/131/FDIS 90/134/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.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2007.
A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
61788-11 © IEC:2003 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
SUPERCONDUCTIVITY –
Part 11: Residual resistance ratio measurement –
Residual resistance ratio 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 specifications, 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 61788-11 has been prepared by IEC Technical Committee 90:
Superconductivity.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
90/131/FDIS 90/134/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.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until 2007.
At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 6 – 61788-11 © CEI:2003
INTRODUCTION
Le cuivre ou l'aluminium sont utilisés comme stabilisateurs dans les supraconducteurs
multifilamentaires de Nb Sn et fonctionnent comme une dérivation électrique lorsque la
supraconductivité est interrompue. Ils contribuent également à la reprise de la supra-
conductivité en dirigeant la chaleur générée dans le supraconducteur vers le fluide de
refroidissement environnant. La résistivité du cuivre utilisé dans les supraconducteurs
composites dans la zone de température cryogénique est une grandeur importante qui influe
sur la stabilité du supraconducteur. Le rapport de résistance résiduelle est défini comme le
rapport entre la résistance du supraconducteur à température ambiante et celle
immédiatement supérieure à la transition supraconductrice.
La présente Norme internationale décrit la méthode d'essai relative au rapport de résistance
résiduelle des supraconducteurs composites de Nb Sn. La méthode des courbes est utilisée
pour mesurer la résistance immédiatement supérieure à la transition supraconductrice.
D'autres méthodes sont décrites à l’article A.2.

61788-11 © IEC:2003 – 7 –
INTRODUCTION
Copper or aluminium is used as stabilizer material in multifilamentary Nb Sn superconductors
and works as an electrical shunt when the superconductivity is interrupted. It also contributes
to recovery of the superconductivity by conducting the heat generated in the superconductor
to the surrounding coolant. The resistivity of copper used in the composite superconductor in
the cryogenic temperature region is an important quantity which influences the stability of
the superconductor. The residual resistance ratio is defined as a ratio of the resistance of the
superconductor at room temperature to that just above the superconducting transition.
In this International Standard, the test method for the residual resistance ratio of Nb Sn
composite superconductors is described. The curve method is employed for the measurement
of the resistance just above the superconducting transition. Other methods are described in
clause A.2.
– 8 – 61788-11 © CEI:2003
SUPRACONDUCTIVITÉ –
Partie 11: Mesure du rapport de résistance résiduelle –
Rapport de résistance résiduelle des supraconducteurs
composites de Nb Sn
1 Domaine d’application
La présente partie de la CEI 61788 spécifie une méthode d'essai pour la détermination du
rapport de résistance résiduelle (RRR) des conducteurs composites de Nb Sn. Cette méthode
est destinée à être utilisée avec des éprouvettes de supraconducteurs présentant une
structure monolithique avec une section rectangulaire ou circulaire, un rapport RRR inférieur
à 350, une surface de section inférieure à 3 mm , et qui ont reçu un traitement thermique de
réaction. Dans l'absolu, il est prévu que les éprouvettes soient aussi droites que possible;
cependant, ce n'est pas toujours le cas, c'est pourquoi il faut s'assurer que la mesure est
effectuée sur des éprouvettes en l'état de livraison. Toutes les mesures sont effectuées sans
appliquer de champ magnétique.
La méthode décrite dans le corps de texte de la présente norme est la méthode de
«référence»; des méthodes d'acquisition facultatives sont présentées à l'annexe A.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent
document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références
non datées, c’est l’édition la plus récente du document normatif indiqué qui s’applique.
CEI 60050-815, Vocabulaire Electrotechnique International (VEI) – Chapitre 815:
Supraconductivité
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de la CEI 61788, les définitions de la CEI 60050-815
s’appliquent avec la suivante.
3.1
rapport de résistance résiduelle
RRR (abréviation)
rapport entre la résistance à température ambiante et la résistance immédiatement supérieure
à la transition supraconductrice
Le rapport de résistance résiduelle du fil composite est obtenu au moyen de l'équation (1)
ci-dessous, où la résistance (R ) à température ambiante (20 °C) est divisée par la
résistance (R ) immédiatement supérieure à la transition supraconductrice.
R
RRR = (1)
R
La figure 1 montre de manière schématique une courbe de la tension en fonction de la
température obtenue sur une éprouvette en mesurant la résistance cryogénique. Tracer une
droite dans la figure 1 au niveau où la tension augmente fortement (a), puis tracer une autre
droite dans la figure 1 au niveau où la tension augmente progressivement (b) avec la
température. La valeur de la résistance à l'intersection de ces deux droites, A, est définie
comme la résistance (R ) immédiatement supérieure à la transition supraconductrice.
61788-11 © IEC:2003 – 9 –
SUPERCONDUCTIVITY –
Part 11: Residual resistance ratio measurement –
Residual resistance ratio of Nb Sn composite superconductors
1 Scope
This part of IEC 61788 covers a test method for the determination of the residual resistance
ratio (RRR) of Nb Sn composite conductors. This method is intended for use with
superconductor specimens that have a monolithic structure with a rectangular or round cross
section, RRR less than 350 and cross-sectional area less than 3 mm , and have received a
reaction heat-treatment. Ideally, it is intended that the specimens are as straight as possible;
however, this is not always the case, thus care must be taken to measure the specimen in its
as received condition. All measurements are done without an applied magnetic field.
The method described in the body of this standard is the “reference” method; optional
acquisition methods are outlined in Annex A.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document.
For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition
of the referenced document (including any amendments) applies.
IEC 60050-815, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Part 815: Superconductivity
3 Terms and definitions
For the purposes of this part of IEC 61788, the terms and definitions given in IEC 60050-815
and the following apply.
3.1
residual resistance ratio
RRR (abbreviation)
the ratio of resistance at room temperature to the resistance just above the superconducting
transition
The residual resistance ratio of the composite wire is obtained in equation (1) below, where
the resistance (R ) at room temperature (20 °C) is divided by the resistance (R ) just above
1 2
the superconducting transition.
R
RRR = (1)
R
Figure 1 shows schematically a voltage versus temperature curve acquired on a specimen
while measuring cryogenic resistance. Draw a line in Figure 1 where the voltage sharply
increases (a), and draw also a line in Figure 1 where the voltage increases gradually (b) with
temperature. The value of resistance at the intersection of these two lines, A, is defined as
resistance (R ) just above the superconducting transition.
– 10 – 61788-11 © CEI:2003
4 Prescriptions
Les mesures de la résistance à température ambiante comme à température cryogénique
doivent être effectuées au moyen de la technique des quatre sondes.
La précision attendue de cette méthode implique que le coefficient de variation (COV) dans
l'essai de comparaison doit être inférieur ou égal à 5 % (voir article A.3).
5 Appareillage
5.1 Matériau de l'embase de mesure
L'embase de mesure doit être en cuivre, en aluminium, en argent ou matériau équivalent dont
la conductivité thermique est supérieure ou égale à 100 W/(m⋅K) à la température de l'hélium
liquide (4,2 K). La surface du matériau doit être recouverte d'une couche de matériau isolant
(bande ou couche de mylar, de polyester, polytétrafluoroéthylène, etc.) d'une épaisseur
maximale de 0,1 mm.
5.2 Longueur de l'embase de mesure
L'une des dimensions de l'embase de mesure doit être d'au moins 30 mm de long.
5.3 Cryostat pour la mesure de la résistance R
Le cryostat doit comprendre une structure de support de l'éprouvette et un réservoir à hélium
liquide pour la mesure de la résistance R . La structure supportant l'éprouvette doit permettre
d'immerger et de retirer l'éprouvette, qui est montée sur une embase de mesure, dans et hors
du bain d'hélium liquide. La structure de support de l'éprouvette doit en outre être réalisée de
façon qu'un courant puisse traverser l'éprouvette et qu'il soit possible de mesurer la tension
résultante générée le long de l'éprouvette.
6 Préparation de l'éprouvette
L'éprouvette d'essai ne doit présenter aucun joint ou épissure, et doit avoir une longueur
supérieure ou égale à 30 mm. La distance entre les deux prises de réglage de tension (L) doit
être supérieure ou égale à 25 mm. Un thermomètre de mesure de la température cryogénique
doit être fixé à proximité de l'éprouvette.
Une méthode mécanique doit être utilisée pour maintenir l'éprouvette contre la couche de
matériau isolant de l'embase de mesure. L'instrumentation et l'installation de l'éprouvette sur
l'embase de mesure doivent être réalisées avec soin de manière à éviter l'application de toute
charge excessive sur l'éprouvette qui pourrait entraîner des contraintes indésirables en
flexion ou en traction.
L'éprouvette doit être munie de contacts de courant à proximité de chacune de ses extrémités
et d'une paire de contacts de tension sur sa partie centrale. L'éprouvette doit être montée sur
une embase de mesure pour effectuer ces mesures. Les deux mesures de résistance R et
R doivent être prises sur la même éprouvette et le même montage.
7 Acquisition des données
7.1 Résistance (R ) à température ambiante
L'éprouvette fixée doit être mesurée à température ambiante (T (°C)), où T respecte la
m m
condition suivante 0 ≤ T ≤ 35. Un courant (I (A)) doit traverser l'éprouvette de sorte que
m 1
2 2
la densité du courant se situe entre 0,1 A/mm et 1 A/mm , sur la base de la surface totale de
la section du fil, et la tension résultante U (V), I et T doivent être enregistrés.
1 1 m
61788-11 © IEC:2003 – 11 –
4 Requirements
The resistance measurement both at room and cryogenic temperatures shall be performed
with the four-probe technique.
The target precision of this method is that the coefficient of variation (COV) in the
intercomparison test shall be 5 % or less (see clause A.3).
5 Apparatus
5.1 Material of measuring base plate
Material of the measuring base plate shall be copper, aluminum, silver or the like whose
thermal conductivity is equal to or better than 100 W/(m⋅K) at liquid helium temperature
(4,2 K). The surface of the material shall be covered with an insulating layer (tape or a layer
made of mylar, polyester, polytetrafluoroethylene, etc.) whose thickness is 0,1 mm or less.
5.2 Length of the measuring base plate
The measuring base plate shall be at least 30 mm long in one dimension.
5.3 Cryostat for the resistance R measurement
The cryostat shall include a specimen support structure and a liquid helium reservoir for the
resistance R measurement. The specimen support structure shall allow the specimen, which
is mounted on a measurement base plate, to be lowered and raised into and out of a liquid
helium bath. In addition, the specimen support structure shall be made so that a current can
flow through the specimen and the resulting voltage generated along the specimen can be
measured.
6 Specimen preparation
The test specimen shall have no joints or splices, and shall be 30 mm or longer. The distance
between two voltage taps (L) shall be 25 mm or longer. A thermometer for measuring
cryogenic temperature shall be attached near the specimen.
Some mechanical method shall be used to hold the specimen against the insulated layer of
the measurement base plate. Special care shall be taken during instrumentation and
installation of the specimen on the measurement base plate so that no excessive force, which
may cause undesired bending strain or tensile strain, is applied to the specimen.
The specimen shall be instrumented with current contacts near each end of the specimen and
a pair of voltage contacts over a central portion of the specimen. The specimen shall be
mounted on a measurement base plate for these measurements. Both resistance measure-
ments R and R shall be made on the same specimen and the same mounting.
1 2
7 Data acquisition
7.1 Resistance (R ) at room temperature
The mounted specimen shall be measured at room temperature (T (°C)), where T satisfies
m m
th
...