毕延芳
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丁开忠
,
成安义
,
周挺志
,
林贤军
,
沈光
,
于景泽
,
黄雄一
,
王忠伟
,
程勇
,
宋云涛
低温物理学报
国际受控热核聚变试验堆由18个D形环向场线圈、6个中心螺管线圈、6个圆形极向场线圈和18个校正场线圈组成巨大的超导磁体系统.为大幅度减小磁体系统的低温制冷设备投资和日后的运行费,采用容量分别为68、52、45和10 kA总共30对高温超导电流引线馈电.不仅电流容量特大、安全性要求特高,而且还需承受低真空下巴申放电条件的30 kV直流高电压.本文介绍68 kA电流引线的相关设计和研发.
关键词:
电流引线
,
高温超导
,
ITER聚变堆
于璟泽
,
毕延芳
,
丁开忠
,
林贤军
低温物理学报
ITER高温超导电流引线载流能力最大要达到68 kA,一根电流引线共需要1000多根银金基Bi-2223高温超导带并联.这些高温超导带分成90叠,每叠由12层带组成.银金基Bi-2223带价格是普通银基Bi系带的4～5倍,而目前欧洲超导公司提供的超导叠的报价几乎是其带价格加倍,所以开发超导叠的制作工艺是非常有价值的.本文详细的介绍了超导叠的真空钎焊制作工艺,并进行了77 K下超导带的接头电阻测试和77 K自场下的临界电流测试,以及模拟在实际运行温度65～5 K条件下高温超导叠的载流能力测试和接头电阻的测试.测试结果证明了此工艺的可行性.
关键词:
高温超导电流引线
,
高温超导叠工艺
,
接头电阻
,
临界电流
丁开忠
,
毕延芳
低温物理学报
doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2008.01.021
当高温超导失超后其电流由分流器承载,分流器材料的选择将影响电流引线冷端热负荷和运行费用.本文通过不同金属材料物性的对比计算,寻找最佳的分流器材料,使得ITER巨型超导磁体的高温超导电流引线运行可靠和费用最低.分流器横截面积确定基于分流器与Bi-2223基体AgAu的电阻率对失超后电流分配比,这样保证超导体转入电阻态后分流器分流大部分电流,同时由于分流器具有很好热沉作用,抑制超导体温度迅速上升,从而避免超导材料烧毁或过热.
关键词:
高温超导电流引线
,
分流器
,
漏热
林贤军
,
毕延芳
,
丁开忠
,
于璟泽
,
杨长春
低温物理学报
电流引线是室温电源电缆与低温磁体之间的电连接部件.高温超导材料在液氮温度下具有零电阻率和低热导率的特性,用它做成的电流引线可以大大减小低温系统的热负荷,从而减少制冷设备投资及系统运行费.高温超导电流引线可以分为阻性换热器段和高温超导段两部分(其中还包括各部件间的连接部分).高温超导段的分流器设计关系到冷端热负荷大小以及超导段失超后的安全问题.为了研究国际热核聚变试验堆(ITER)电流引线高安全性能,专门设计、试验了68kA引线的1/90实验样品.本文通过对比全CuBe(cu-2%Be)分流器、全不锈钢分流器和二元分流器的失冷故障(LOFA)实验结果,证明二元分流器能够克服安全性和冷端漏热矛盾,可以满足ITER高安全性的要求.
关键词:
高温超导电流引线
,
分流器
,
高安全性
周挺志
,
丁开忠
,
王忠伟
,
黄雄一
,
宋云涛
低温物理学报
ITER电流引线关键部件包括迫流冷却换热器、高温超导段与低温超导组件.ITER电流引线采用翅片式间接换热器,换热器与两端通过电子束焊接,具有低接头电阻与高的连接强度的突出优点；换热器需要与其套筒具有高的装配精度来增强换热的效果；68kA原型件换热器在优化设计下,最小流量达到4.42g/s;换热器压差与其翅片切口尺寸相关,68kA原型件最终设计切口尺寸15rmm,稳态运行对应压差1.27bar.ITER电流引线原型件超导叠由Bi-2223超导带预先通过Sn-3.8Ag-0.7Cu焊带叠焊而成,超导叠与分流器采用熔点183度的Sn-40Pb焊料真空锡焊；变截面不锈钢分流器可以获得长Burnout时间、低热漏.分析计算证明ITER电流引线原型件设计能够满足要求的稳态电流和指数电流下的Burnout以及低温端热漏的要求.低温超导段采用超导母线分解成子缆后埋入高温超导低温铜部件焊接.ITER原型件绝缘结构件要求高压(CC HTSCL 10kV,其余类型引线30kV)与Paschen 条件下漏电流＜40μA的要求,设计上需要具有良好的工艺性与可靠的安全性.
关键词:
高温超导电流引线
,
换热器
,
分流器
,
Bi-2223
张浩
,
郑金星
,
丁开忠
,
诸嘉慧
,
丘明
低温物理学报
高温超导储能磁体(HTS-SMES)是电力系统中的重要应用.文中设计了一种0.5MJ级SMES装置,采用YBCO高温超导带材绕制为14组线圈饼,每组线圈饼由四个单饼线圈组成,设计工作温度为20K,工作电流100A.SMES装置在运行时,中心磁场接近3T,保证高磁场下YBCO带材的临界电流是SMES装置正常运行的必要条件.文中通过有限元的方法分析了运行工况下SMES装置的漏磁场,线圈内磁感应强度的分布,在该磁场条件下带材性能满足运行条件.通过电磁,结构耦合计算与冷却过程的应力分析,得到了线圈上的米塞斯应力与形变,满足储能磁体运行的条件,可以为SMES装置的设计和运行提供参考.
关键词:
高温超导
,
磁场分析
,
超导储能磁体
,
结构分析
