全超导托卡马克极向场超导线圈的失超检测

EAST装置做为全超导托卡马克装置,其纵场和极向场线圈全部由超导磁体组成,所以进行安全,准确,有效的超导线圈的失超保护是装置安全运行的首要环节.由于等离子体电流的建立必须由极向场线圈系统提供极快速的磁通变化,随之产生较高的交流损耗使得极向场线圈很容易发生失超.如何对快速交变脉冲磁场下的超导线圈进行有效的失超检测,这在世界上也无先例可循.EAST装置的失超检测系统经过几十轮单饼超导线圈实验及多轮装置正式放电实验后逐步建立和完善起来,并已通过工程验收满足了装置实验运行要求.本文主要介绍了EAST装置失超检测系统的基本结构和检测原理,重点阐述了极向场超导磁体失超检测的设计方法及实验结果。     

EAST失超检测数值模拟仿真系统设计

EAST作为第一个纵场和极向场磁体都是全超导的装置,如果其超导磁体失超,其储存在磁体内的巨大能量将会转变成热能并造成磁体损坏,因此,可靠的失超检测是装置稳态运行的关键.EAST失超检测主要采用同绕线和二次补偿相结合的失超检测方法,整个失超检测系统分为六个分系统.为了确保整个失超检测系统工作正常,必须提前检查各分系统工作性能.数值模拟仿真系统就是通过实际实验数据与数值模型作为输出信号对各分系统进行性能测试.本文主要介绍了本系统的设计方案和相关结构,并给出相关实验结果分析.     

45T混合磁体外超导磁体失超保护系统设计北大核心CSCD

由中国科学院强磁场科学中心建成的混合磁体包含着内水冷磁体和外超导磁体两大部件,目前已经成功达到40T的中心磁场,在下一轮实验将冲击45T磁场.作为中国磁场强度最高的稳态强磁场装置,其失超保护系统合理的设计是该磁体安全运行的重要保证.本文详细介绍了45T混合磁体外超导磁体失超保护系统设计,主要包括:同绕线、二次补偿、失超保护电路以及失超保护参数的选取.同时对混合磁体在运行调试期间外超导磁体出现的两次失超与保护动态过程也进行了分析与讨论.     

EAST超导磁体线圈电阻测量系统优化

EAST装置超导磁体系统包括30个超导磁体线圈,超导磁体线圈电阻测量是对当前磁体性能是否退化等进行判断的重要一环.本文介绍了EAST超导磁体线圈电阻测量系统当前存在的问题、优化设计以及样机实验运行结果.     

45T混合磁体外超导磁体失超保护系统设计

由中国科学院强磁场科学中心建成的混合磁体包含着内水冷磁体和外超导磁体两大部件,目前已经成功达到40T的中心磁场,在下一轮实验将冲击45T磁场.作为中国磁场强度最高的稳态强磁场装置,其失超保护系统合理的设计是该磁体安全运行的重要保证.本文详细介绍了45T混合磁体外超导磁体失超保护系统设计,主要包括:同绕线、二次补偿、失超保护电路以及失超保护参数的选取.同时对混合磁体在运行调试期间外超导磁体出现的两次失超与保护动态过程也进行了分析与讨论.     

超导导体测试平台背场磁体降温实验研究

在成功建成世界首个全超导托卡马克装置EAST及加入ITER项目的基础上,我国正在进行聚变工程实验堆CFETR的设计工作。超导磁体作为CFETR主机系统重要的组成部分,其研制过程需要大电流、强磁场超导导体测试装置。文中详细介绍了超导导体测试平台的背场磁体系统,设计并研制了2kA二元高温超导电流引线、超导磁体失超探测及保护系统、低温系统,并开展了磁体降温及通电实验。     

EAST装置失超诊断系统基于DSP技术二次电压补偿设备研制

EAST是全超导托卡马克聚变装置,其极向场和纵场线圈全部采用超导磁体。一旦发生失超,失超保护系统用于确保超导磁体和引线的安全运行。诊断超导线圈电阻电压变化是最直观也是最快捷的技术解决途径,主要难点在于研制高精度的噪声抑制补偿设备,用于抑制实验过程中在诊断信号上产生的大量感应噪声。原先采用模拟电路设计的二次补偿设备存在技术缺陷;而基于DSP技术二次电压补偿设备软硬件结合,大大提高设备精度,通过上位机可以方便实现关键参数与算法更新,经过两年时间,达到初步设计指标,并在近期EAST实验中成功实现并行试运行,下一步升级改造正在进行中。文中主要介绍了数字式二次补偿系统设计思路、补偿原理、以及初步实验测试结果。     

CLIQ失超保护系统在CCT二极磁体上的应用

中国科学院高能物理研究所超导磁体团队为大型强子对撞机亮度升级项目(HL-LHC)研制了一种斜螺线管型超导二极磁体,为评估CLIQ失超保护系统在该磁体上的性能表现,建立CLIQ失超保护系统在CCT超导磁体上的数值模拟分析方法,根据计算结果搭建了一套CLIQ失超保护系统进行实验验证。数值模拟结果与实验结果证明了CLIQ失超保护系统对CCT超导磁体的高效保护,同时两者十分吻合。     

EAST新超导母线稳定性分析

EAST装置超导母线电流传输线的核心部件是13对Nb Ti材料CICCs,其作用是连接超导磁体系统和高温超导电流引线,为磁体系统的运行提供馈电通道和失超状态下能量的释放通道。超导母线的稳定性直接影响了电流传输线运行的可靠性,同时还关系到超导磁体系统的安全性,需要对其进行严谨的研究。为了研究EAST新超导母线的稳定性,分别利用数学模型和GANDALF程序对超导母线的温度裕度和能量裕度进行了计算分析。计算结果表明由于超导母线的背景磁场很小,因此其稳定性要远高于超导磁体线圈的。该文的结果将为EAST新超导母线的运行提供参考。     

超导储能系统的失超检测

超导磁体的失超检测与保护是超导电力技术实用化的一个重要课题。文中针对超导储能系统的特点,设计了一套用于超导储能(SMES)磁体的失超检测系统。该系统采用有源功率检测方法,通过对超导磁体上产生的失超信号进行隔离、放大、滤波以及比较等,实现失超信号的检测。实验结果表明,该失超检测系统能够及时准确的检测到失超信号,为超导储能系统的失超保护提供了可靠的前提条件。     

硅整流二极管组件低温性能测试

为了验证硅整流二极管组件在低温下能否正常工作,利用电流表、温度计和数据采集卡结合LabVIEW虚拟仪器软件组建的测试系统测试了组件在284K和77K下的伏安特性。实验结果表明组件在低温下依然呈现出二极管的各项性能,可以用于超导磁铁的失超保护系统。     

关于强电声子耦合系统基态的一个注记

本文提出强电声子耦合系统的一个新的变分基态。在此态中电子子系统处于超导对态而声子子系统处于双声子相干态。我们证明为了得到正确的超导凝聚能而且载流子的有效质量又不至于太大,这样的变分态是必须的。 关键词：     

基于小型低温制冷机的高温超导材料超导转变温度测量装置

高温超导材料的超导转变温度是判断超导材料性能优劣的一个重要指标,而超导材料转变温度的测量一般采用输运方法进行电阻随温度变化来确定.本文介绍一种新近研制的基于低温制冷机的高温超导材料超导转变温度测量装置,能有效的将样品温度从室温连续均匀的降至35K,通过Lab VIEW编写的数据采集系统人机界面,采用电流换向技术消除热电势,可以准确测量出超导材料的超导转变温度.经实验验证,该测量装置测量精确和重复性良好,可作为有效判定高温超导材料性能优劣的一种手段.     

电—声超导电性的对称理论

利用新的库珀对平均汤近似，导出了电－声系统中声子－库珀对有效作用，证明了声子通过交换虚的库珀对能够产生一个有效的吸引力，导致两动量相反的声子配对并构成稳定的声超导态。发现电子超导态与声子超导态的直积能构成稳定的电－声对称的高温超导基态。在声子－库珀对弱耦合极限下，基态对称破缺成为传统的ＢＣＳ基态。     

电-声超导电性的对称理论

利用新的库珀对平均汤近似，导出了电－声系统中声子－库珀对有效作用，证明了声子通过交换虚的库珀对能够产生一个有效的吸引力，导致两动量相反的声子配对并构成稳定的声超导态。发现电子超导态与声子超导态的直积能构成稳定的电－声对称的高温超导基态。在声子－库珀对弱耦合极限下，基态对称破缺成为传统的ＢＣＳ基态。     

一种新型直流混合型HTSCFCL的研究

在研究混合型高温超导限流器和失超桥式整流型高温超导限流器原理的基础上,提出了一种新型单相混合型高温超导限流器,利用MATLAB进行仿真研究,结果表明该限流器设计参数准确,限流效果明显.新型直流混合型HTSCFCL的研究对限制短路电流和提高系统稳定运行具有十分重要的意义.     

合肥同步辐射加速器超导Wiggler磁体系统改造可行性研究

6T超导Wiggler磁体是合肥国家同步辐射加速器的重要部件,于1998年调试成功.目前,发现超导Wig-gler磁体系统液氦消耗量大幅增加,预冷时间大幅度延长.因此有必要对超导Wiggler磁体系统进行改造,设计超导Wiggler磁体的液氦零挥发系统,以减少液氦的消耗,降低运行费用,同时通过实验评估4KG-M制冷机工作时振动对超导Wiggler磁体的影响.     

FLUCTUATIONS OF FLUX LINES ONTHE SURFACE OF SUPERCONDUCTOR

In this paper, we study the magnetic structure of the half-ring flux line ended on the surface of a superconductor. The elemental modes for these half-ring flux lines are the half-ellipse flux lines ended on and perpendicular to the surface. The statistics of these half-ring flux lines is, in a certain degree, similar to the vortex-antivortex pairs in thin superconducting films. An abrupt change of the thermodynamic properties for this system takes place at a temperature lower than Tc. It is analogous to the KT transition in thin superconducting films in certain sense.     

FLUCTUATIONS OF FLUX LINES ON THE SURFACE OF SUPERCONDUCTOR

In this paper, we study the magnetic structure of the half-ring flux line ended on the surface of a superconductor. The elemental modes for these half-ring flux lines are the half-ellipse flux lines ended on and perpendicular to the surface. The statistics of these half-ring flux lines is, in a certain degree, similar to the vortex-antivortex pairs in thin superconducting films. An abrupt change of the thermodynamic properties for this system takes place at a temperature lower than T_c. It is analogous to the KT transition in thin superconducting films in certain sense.     

基于补偿法的超导单元交流损耗测量系统设计

交流损耗是影响超导电力装置运行稳定性和成本的关键因素之一.本文提出了一种基于电压补偿法的大载流超导单元交流损耗测量方法,通过串联在回路中的大电流补偿线圈,抵消超导单元的感性电压来实现.在系统设计上,通过数据采集卡和运动控制器,获取超导单元、补偿线圈的电压信号,同时控制步进电机拖动补偿线圈.通过相位的对比计算,实现精确定位补偿,从而测量超导单元的交流损耗.最后,在不同频率下,测量了0.2 m长、110 kV/1.5 kA的高温超导电缆样缆的交流损耗,得出的交流损耗曲线与计算结果基本吻合.实验结果表明,采用补偿线圈的交流损耗测量系统具有自动检测、定位和测量功能,可以实现具有大电流容量超导单元交流损耗的准确测量.