不同条件下聚变用316LN不锈钢铠甲的力学性能研究

ITER计划中纵场线圈采用管内电缆导体结构,简称CICC结构。由于无磁性的奥氏体不锈钢是核聚变反应堆的理想材料,导体铠甲采用的是材质为改良的316LN无缝不锈钢管。ITER TF线圈的CICC导体套管由316LN不锈钢管接而成。再将电缆穿入铠甲中经过冷作硬化后,进行650℃/200h的时效热处理,最终在导体运行期间,温度降至4.2K的液氦温度下服役。对于导体铠甲能否经受以上加工处理,将对聚变用316LN不锈钢铠甲在不同的形变、热处理温度和不同温度下的力学性能进行比较分析。     

ITER TF导体不锈钢铠甲表面缺陷测量研究

ITER TF导体采用CICC导体结构,其铠甲采用316LN不锈钢套管。针对ITER项目对该材料的验收要求,提出了一种基于坐标法来测量TF导体铠甲表面缺陷深度的方法,并对测量数据进行分析。实验结果表面该方法具有较高测量精度,在ITER导体表面缺陷深度测量具有可行性。     

ITERTF导体不锈钢铠甲表面缺陷测量研究北大核心

ITER TF导体采用CICC导体结构,其铠甲采用316LN不锈钢套管。针对ITER项目对该材料的验收要求,提出了一种基于坐标法来测量TF导体铠甲表面缺陷深度的方法,并对测量数据进行分析。实验结果表面该方法具有较高测量精度,在ITER导体表面缺陷深度测量具有可行性。     

聚变堆超导磁体用SS316LN铠甲低温断裂性能研究

对聚变堆中心螺管(CS)线圈中，铠装电缆导体(CICC)中的SS316LN 不锈钢铠甲在运行状态下的断裂性能进行了测试分析。结果显示SS316LN 疲劳裂纹扩展性能较稳定，断裂韧性在经历冷变形与时效热处理后出现了大幅度衰减。此结果为未来核聚变堆超导线圈的设计与性能分析提供了数据参考。     

ITER TF铠甲焊缝力学性能研究

ITER TF线圈的CICC导体套管由316LN不锈钢管采用氩孤焊自熔对焊连接而成.选择三种不同的316LN不锈钢管为研究对象,它们分别为母材管、焊接未变形管和焊接后经过8%的冷作变形和650℃下200小时的老化处理的316LN不锈钢管,在室温下对这三种型号的不锈钢管进行拉伸试验,对前两种材料进行冲击试验,同时在4.2...     

ITER PF导体铠甲低温力学性能研究

ITER PF磁体导体采用CICC导体结构,其铠甲采用内圆外方316L不锈钢套管。本文针对ITER项目对该材料的性能要求,详细地研究了其常-低温力学性能。并就导体缩管过程中产生的形变量对材料力学性能的影响进行了讨论。     

ITER导体用铠甲现状综述

ITER超导磁体均采用管内电缆(CICC)结构,铠甲采用奥氏体无磁不锈钢无缝管。针对ITER项目,并通过对国内生产的ITER磁体铠甲性能与ITER性能设计要求值的比较分析,介绍了国内ITER PF、TF等磁体铠甲的生产现状。     

ITER TF超导体焊缝的氦质谱气密性检测

国际热核聚变实验反应堆(ITER)磁体环场线圈TF导体采用CICC(cable in conduit conductor)导体结构,其导管为316LN型不锈钢套管。文中针对ITER项目对导体气密性要求,主要介绍了超导体导管焊缝的氦质谱气密性检测技术方法、检测系统、检测流程和漏率计算。     

ITER TF导体制造研究

ITER聚变反应堆纵场磁体系统由采用CICC结构的TF导体构造。通过短距离TF导体集成试验,文章报道了电缆伸长率、铠甲冷作变形比例、穿缆拉力测量等结果,从而验证TF导体制造在中国实现的背景可能。     

CFETR馈线导体设计与热稳定性分析

CFETR馈线导体设计采用NbTi超导线材管内电缆(CICC)结构,其中超导电缆主要由6个花瓣形状的电缆和一个中间铜芯绞制而成,而花瓣形状的电缆由NbTi超导线材与铜线沿顺时针方向通过4级绞制而成,导体外部采用不锈钢铠甲结构。计算分析了运行工况下导体结构的热稳定性参数。结果显示,在95.6kA的最高载流下,分流温度低于6K,热点温度低于250K,满足设计要求。     

ITER超导导体不锈钢管不同温度下性能研究

ITER内部线圈超导导体采用一种特殊工艺的不锈钢矿物绝缘导体(SSMIC),即内部采用铜导体,中间绝缘层及外部铠甲的三明治复合结构。不锈钢铠甲作为内部线圈导体的重要组成部分,其优异的性能是内部线圈导体正常运行的保障。针对ITER内部线圈超导导体项目中对材料性能的要求,详细研究了其常温、高温状态下的力学性能,并就导体成型过程中不锈钢的变形量对材料力学性能的影响进行了讨论。     

CFETR CS模型线圈导体铠甲低温力学性能研究

CFETR CS模型线圈采用超临界氦迫流冷却,超临界氦在导体内部流动时吸收电缆上的热负荷,使得线圈能够保持在低温下安全运行。CFETR CS模型线圈的超导体采用CICC结构,其导体外部铠甲采用氩弧焊填丝焊接连接而成。在线圈运行过程中,导体遭受的巨大电磁载荷主要依靠不锈钢铠甲承受。采用数值模拟与实验研究相结合的方法,研究了导体铠甲在磁体运行过程中的受力情况,并通过常低温拉伸实验,获得了铠甲母材与焊缝4. 2 K力学性能测试。实验结果表明,导体铠甲母材与焊缝试样机械性能,均能满足CFETR CS模型线圈超导体设计要求。     

CFETR中心螺管模型线圈用316LN异型铠甲力学性能研究

改良后的316LN不锈钢因为其在低温下优异的延展性能,被选作为中国聚变工程实验堆(CFETR)中心螺线管(CSMC)的铠甲材料。主要对316LN铠甲材料进行了室温与低温下的力学性能测试,并进行了统计分析。实验结果表明316LN铠甲拥有非常好的拉伸性能。     

ITER校正场导体不锈钢铠甲力学性能研究

ITER校正场导体在生产过程中,要经过压缩成型。为了模拟导体的真实工况,铠甲力学测试样品在准备前都压缩到了导体要求的尺寸。文中测试了ITER校正场(CC)导体在正式生产阶段不锈钢铠甲的常温与低温(7K)力学性能,并进行了统计分析。     

ITER磁体馈线导体不锈钢铠甲力学性能研究

ITER磁体馈线(Feeder)导体在生产过程中,要经过压缩成型。为了模拟导体的真实工况,铠甲力学测试样品在准备前都压缩到了导体要求的尺寸。文中测试了ITER磁体馈线导体在正式生产阶段不锈钢铠甲的常温与低温(7K)力学性能,并进行了统计分析。     

ITER MB超导电缆结构数值模拟研究

国际热核试验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,简称ITER)采用超导母线(Main Busbar,简称MB)连接磁体线圈和电流引线,传递整个磁体系统所需的电流。MB导体主要采用管内电缆导体(Cable-in-Conduit Conductor,简称CICC),CICC导体的主要结构是超导电缆,超导电缆是由超导线与铜线经过多级绞制而成。利用数值模拟方法给出了MB超导电缆的空间结构,并根据空间模拟结果给出了电缆绞制过程中的模具尺寸。     

管内电缆导体稳定性仿真分析

管内电缆导体(cable-in-conduit conductor,CICC)即铠装电缆导体,是由内冷超导体(ICS)发展演变而来的。随着超导技术的发展,CICC在大型超导核聚变实验装置及超导储能磁体中的应用具有不可比拟的优越性。CICC通常运行在大电流和快变磁场中,它的稳定性对其实际应用起着重要影响,因此对CICC稳定性研究有很大的实际意义。文中基于一维数学模型(Gandalf软件)的基础上,对ITER校正线圈(CC)CICC的稳定性进行仿真,研究了CICC的稳定性裕度与电缆的运行温度、加热长度和质量流速率之间的关系,根据仿真结果,得出了电缆运行温度、加热长度与氦的质量流速率对CICC稳定性裕度的影响,最后把仿真结果与理论分析进行对比,验证了仿真结果的正确性。     

ITER CB超导电缆力学性能数值模拟研究

国际热核试验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,简称ITER)的校正场线圈(Correction Coil,简称CC)采用校正母线(Corrector Busbar,简称CB)连接磁体线圈和电流引线,以传递整个磁体系统所需的电流。CB导体采用的主要是管内电缆导体(Cable-in-Conduit Conductor,简称CICC),而CICC导体的主要结构是由超导线与铜线经过多级绞制而成的超导电缆。利用数值模拟方法给出了CB超导电缆力学模型,并分析了CB超导电缆中超导线的应分布。     

ITER用校正线圈管内电缆导体稳定性分析

管内电缆导体(cable-in-conduit conductor,CICC)是目前为止大型低温超导磁体的首选导体,CICC在超导储能磁体及大型超导核聚变实验装置中的应用具有不可比拟的优越性。CICC的稳定性对其实际应用起着重要影响,因此开展关于CICC稳定性的研究对于推广CICC的应用有着重要的实际意义。利用一维数学模型(Gandalf软件)对ITER校正线圈(CC)CICC的稳定性进行仿真,研究了运行电流、运行磁场和He质量流速率对CICC的稳定性裕度影响;同时,将基于热平衡方程的理论结果和仿真实验结果进行比较,验证了理论的可靠性和软件的实用性。     

基于能量裕度和温度裕度CICC导体数字模拟设计

CICC(Cable-in-Conduit Conductor)超导体是大型低温超导磁体的首选导体,在大电流和快速变化磁场环境中以及给定稳定性裕度、温度裕度、空隙率等条件下,开展CICC超导体结构的优化设计及稳定性分析是非常重要的。因此,文中针对CICC导体设计问题,提出数字模拟设计的想法;推导了关于CICC导体结构矩阵参数的算法;建立了导体数字模拟的模型;同时将数字模拟设计情况与工程设计值进行了比较和分析,结果二者基本吻合。