超导磁体系统稳定性理论发展现状

目前,就超导电性的应用而言,最大量、最有成效的是超导磁体的应用．超导磁体技术是基于Ｎｂ－Ｔｉ,Ｎｂ３Ｓｎ和Ｖ３Ｇａ等强磁场超导体在高场下能承载很高的超导电流密度的特性．然而,由于硬超导体本身存在着不稳定性的内禀因素,用性能良好的长线绕制的磁体常呈现严重的不稳定性（退化效应、锻炼效应、低场不稳定性）,使磁体性能很难预测．这给磁体的设计带来很大困难．人们从实践中逐渐认识到,作为强磁场超导?...     

Nb_3Sn超导磁体的稳定性

我们曾对国产Nb-Ti磁体的退化和在快速励磁条件下的稳定性及其失超动力学,进行了实验研究。这里将在上述工作中证明是克服Nb-Ti磁体机械退化行之有效的措施,应用于国产汽相沉积Nb_3Sn带绕制的磁体中,并把Nb_3Sn磁体与Nb-Ti磁体组装,研究Nb_3Sn磁体的横场(H_(?))、纵场(H_(?))动态稳定性和低场不稳定性。同时给出了室温拉伸对短样I_c的影响。     

固氮冷却的超导磁体系统研究进展

本文回顾并总结了固氮冷却的超导磁体系统的发展历程和最新研究进展.介绍了固氮制冷剂的特点以及应用于超导磁体系统的优势.讨论了过电流脉冲和热扰动下固氮冷却超导磁体的热稳定性,以及混合制冷剂冷却的超导磁体的热稳定性.对固氮冷却的超导磁体系统的发展进行了展望.     

SECRAL超导磁体系统的结构分析

An advanced superconducting ECR ion source named SECRAL has been constructed at Institute of Modern Physics of Chinese Academy of Sciences,whose superconducting magnet assembly consists of three axial solenoid coils and six sextupole coils with a cold iron structure as field booster and clamp.In order to investigate the structure of sextupole coils and to increase the structural reliabilities of the magnet system, global and local structural analysis have been performed in various operation scenarios.Winding pack and support structure design of magnet system,mechanical calculation and stress analysis are given in this paper. From the analysis results,it has been found that the magnet system is safe in the referential operation scenarios and the configuration of the magnet complies with design requirements of the SECRAL.     

具有高均匀性高稳定性磁场的超导磁体

为了天文望远镜电子照相机实验研究,发展了一种具有高均匀性高稳定性磁场的超导磁体.文章中叙述了超导磁体的设计与结构,给出了试验结果。     

结构材料对传导冷却超导磁体励磁稳定性影响

针对NbTi线材绕制的7 T无液氦传导冷却低温超导磁体,利用有限元方法对励磁过程中超导磁体结构材料内部的涡流损耗进行计算;对比不同材料的低温比热容、热导率和电阻率,利用有限元软件对不同结构材料超导磁体励磁过程进行仿真,得到磁体内部的涡流和温度分布以及不同励磁速度对超导绕组温升的影响。结果表明,磁体最大允许励磁速度与结构材料的低温电阻率呈正相关,超导绕组的最高温度随励磁速度线性变化。     

制冷机冷却的超导磁体在励磁时的稳定性分析

制冷机冷却的超导磁体是超导磁体技术的发展方向.在磁体励磁时,可能会因为交流损耗和稳恒漏热的共同作用而导致磁体温度上升到电流分流温度,进一步导致失超.因而励磁时的制冷机冷却的超导磁体的稳定性尤为重要.基于磁体内的漏热分析和励磁时交流损耗的计算,数值模拟了励磁时磁体的温度分布,研究了在制冷机冷却方式下超导磁体的稳定方面的问题.     

高均匀度超导磁体系统有限元分析

提出了用有限元方法设计高均匀度超导磁体系统。利用ANSYS优化模块,建立数学模型和完整超导磁体系统分析过程,优化高均匀度超导磁体系统。优化分析时,将螺线管线圈尺寸作为优化设计变量,可得到合适的线圈尺寸,再检查设计序列验证结果准确性。     

FAIR二极超导磁体样机结构稳定性的初步研究

冷质部件的支撑是FAIR二极超导磁体样机中的关键部件,它们对于保持线圈的空间位形起到至关重要的作用,因此,对其开展稳定性的研究是十分必要的。为此,文中基于压杆稳定的理论和有限元法,对支撑进行了稳定性的研究,为支撑力学性能的评估、结构的优化设计和磁体样机的工程设计提供了参考依据。     

三线圈超导磁体在脉冲电流下的动力稳定性分析

对于聚变反应堆中超导载流磁体在稳态电流基础上受到脉冲电流影响时的动力稳定性给出了定量分析方法。结合其超导载流磁体的实验结构,给出了超导磁体在不同稳态工作电流（即低于稳态的磁弹性人稳临界电流）作用下受到矩形脉冲电流作用 磁弹性动力响应的数值模拟结果。在此基础上,给出了关于稳态工作电流、脉冲电流强度和脉冲持续时间等参数的磁弹性动力稳定性参数范围。     

超导磁体感应电流及其对电磁弹性动力稳定性的影响

分析了托卡马克装置中超导载流线圈磁体的电磁弹性动力学稳定性，运用超导线圈的磁通俘获理论导出了超导磁体中感应电流的表达式。基于Biot-Savart定律、Lorenz定律以及曲梁弯曲理论，建立了反映超导载流线圈在强磁场中运动所产生感应电流影响的电磁弹性力学模型。通过三线圈超导磁体数值分析发现：受稳态电流作用时，线圈振动产生的感应电流很小，对电磁弹性力学的性能影响并不明显；但当超导磁体受到脉冲电流作用时，感应电流对超导磁体的动力稳定性具有明显的影响，使稳定参数区域变小。     

超导磁体低温系统的简化模型及其验证

用于冷却超导磁体的低温系统由管路、支管、阀门和泵等组成.在实际情况中,低温系统的暂态和稳态响应对磁体的性能有很大影响;同时磁体的暂态过程对低温系统也有影响,因此需要把低温系统和磁体系统作为整体来考虑以提高模型的预测能力.本文分别对两个具体实验装置的低温系统建立了简化模型,并对比了模拟计算结果与实验数据,结果表明模型能够较好地模拟超导磁体的低温系统.     

气氦强迫冷却超导磁体试验装置系统

本文介绍了专供迫流氦冷却超导磁体的试验装置、微处理机温度测试系统,以及一个间接冷却的Nb_3Sn实验磁体.文中还介绍了本装置系统自4.5K至16K的运行实验结果.     

稳态磁镜装置超导磁体系统的实验研究

本文叙述了稳态磁镜装置中使用的超导磁体系统的实验,并给出了实验结果。     

超导磁体测试用固氮低温系统开发

为简便地实现超导磁体在15～20 K温度区间下的性能测试,项目组成功设计、装配了一套利用固氮作为辅助制冷剂的低温测试系统,并使用二硼化镁材料绕制的小型线圈进行了磁体测试实验。测试表明,该低温测试系统能在约48 h内达到目标温度,且在磁体通流测试过程中保持系统的温度稳定,足以满足超导磁体测试的需求。     

超导磁体的应用

超导磁体目前已获得广泛应用，它与常规磁体相比有许多特点，例如可以在大空间产生高磁场而只消耗很少的电能，它可以在更高的电流密度下运行，从而使线圈体积小，重量轻，并可能产生更高的磁场梯度，等等。文章综合介绍了超导磁体主要的应用。     

传导冷却超导磁体系统的技术发展与应用

简述传导冷却超导磁体系统及微型制冷机技术和高温超导电流引线的发展历史 ,对已报道的一些超导磁体的情况进行了归纳 ,分析了传导冷却超导磁体系统的关键技术所在 ,提出了传导冷却磁体系统设计中应注意或有待研究的一些问题。     

磁场对传导冷却超导磁体系统制冷机的影响

用于传导冷却超导磁体系统的GM制冷机处于强磁场环境中,由于二级蓄冷器的填充材料其性能随外部磁场大小而变化;而且冷头电机本身是永磁电机,电机性能受磁场影响更明显.因此,为了不影响制冷机的性能,需要详细地分析制冷机附近的磁场分布,将制冷机布置在低场区域;但是,高场磁体系统本身磁场强度高、温度裕度低,为了降低磁体运行时的热点温度,不可能将制冷机布置在距离磁体较远的区域,这时就需要对制冷机采取屏蔽措施.本文以正在建造的8T传导冷却超导磁体系统为例,研究了磁场对制冷机位置的影响,并分析了铁磁屏蔽对制冷机附近磁场的屏蔽效果.     

基于ANSYS的传导冷却超导磁体系统的热分析

在传导冷却超导磁体系统中,超导磁体与系统其它部分的温度平衡过程是依靠固体间的热传导来实现热量传递的。由于超导磁体和冷屏等低温部件冷却条件的差异,将导致磁体内部各处和冷屏不同部位的温度分布不均匀。分析研究超导磁体系统的低温温度分布状况,对于低温系统的热设计和磁体的温度裕度设计具有重要意义。文中借助于ANSYS有限元分析软件,建立了一个大口径传导冷却超导磁体低温系统的稳态三维热分析模型,仿真了超导磁体和冷屏的空间温度场,得到了传导冷却超导磁体低温系统的热分布规律。该分析结果对于大口径传导冷却超导磁体的低温系统设计具有重要的参考价值。     

统一展开理论在激光系统中的应用

在统一展开理论的框架内，通过提高推导过程中的精度，得到了更精确的结果，且将其推广应用到激光系统中。具体研究两个激光模型，得到了它们的光强定态几率分布、光强平均值及相相对涨落，通过比较发现，本文所得到的结果明显的改善了用统一色噪声的似所得到的结果而与精确的数值结果和数值模拟结果符合更好。