超导磁体用大功率交流恒流源研制

基于测量超导磁体交流损耗的需求,研制了一台200kVA交流恒流源,该交流恒流源采用AC/DC/AC结构,整流侧采用基于同步旋转坐标系下的电压电流双闭环控制策略,逆变侧采用电流幅值反馈的正弦脉宽调制控制策略,采用DSP TMS320-F2812为控制器进行了完整的控制系统设计。实验结果表明,系统具有较好的性能。     

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。     

一种零蒸发率低温超导磁体系统的研制

介绍了零蒸发率低温超导磁体系统的设计与研制。整个系统主要包含超导磁体与低温冷却两部分。超导磁体使用NbTi线绕制,采用主线圈加补偿线圈的结构,中心磁场强度最大可达5.7T。磁体通过4.2K级G-M制冷机冷却,同时每天可生产约5L液氦。系统自常温开机运行,约45小时后开始生产液氦,液氦液面高于超导磁体2/3时,停止氦气供给。磁体加电闭环运行后,系统可实现静态零蒸发率。     

一种大口径无液氦低温超导磁体系统的研制

将铜和不锈钢材料制作成Φ646mm×1175mm大口径低温超导磁体复合骨架,骨架两端设计有传热热桥。选用1.5W@4.2K的G-M制冷机作为冷源,采用高导热的无氧铜编织带作为制冷机二级冷头和传热热桥之间的柔性连接件,来实现柔性传热。经过124h后,实现了低温超导磁体系统的冷却。超导磁体闭环运行后,磁场强度达到设计值,均匀区内不均匀度优于指标要求。     

EBIT装置零蒸发低温超导磁体系统的研制

介绍了EBIT(Electron Beam Ion Trap,电子束离子阱)装置零蒸发低温超导磁体系统的研制过程与超导磁体的性能测试结果。该系统中超导磁体由一对上下布置的分离线圈组成,中心最大磁场强度可达4.5T,在中心轴线上±10mm内磁场均匀度优于2×10-4,磁场衰减系数在8h小于1×10-4;同时其低温杜瓦系统采用双冷屏结构,并通过二级G-M制冷机冷却冷屏来降低液氦的蒸发量。超导磁体的性能测试结果表明满足用户基本要求。     

用于量子电阻测量超导磁体及低温系统的研制

介绍一种用于量子电阻测量的超导磁体及低温系统设计和研制.采用一台G-M制冷机为冷源,一部分冷量采用传导冷却的方式冷却超导磁体,另一部分冷量用于预冷氦气,然后通过毛细管节流降温达到超低温,最终实现8T强磁场和1.5K极低温的应用环境.     

核磁共振谱仪超导磁体研究

对核磁共振谱仪超导磁体作了一些调研 ,并在理论的基础上对 4 0 0 MHz NMR谱仪超导磁体进行了方案设计计算     

中小型低温超导磁体中的低温技术

利用超导的零电阻和完全抗磁性,绕制的超导磁体可以较为容易地实现强磁场环境。超导技术和低温技术的发展也为超导磁体的推广应用提供了便利条件。从低温冷却技术、低温绝热技术和低温绝缘技术三个方面,分别阐述了在中小型超导磁体发展过程中先后应用的冷却技术,在低温杜瓦中为了抵消外部漏热影响而采取的低温绝热技术,以及在超导磁体制作过程中采取的低温绝缘技术。     

4.5 T量子计算用超导磁体系统研制

针对超导量子计算系统所需要的背景磁场环境,研制了一套中心场强4.5 T,中心孔径60 mm的超导磁体系统。该磁体系统采用密绕的NbTi线圈来提供磁场,并由稀释制冷机实现低温环境。对磁体线圈和骨架进行了应力校核,验证了结构的稳定性与可靠性。此外还介绍了磁体制造的工艺流程,并通过实验验证了磁体的性能,表明了该磁体系统的磁场强度和磁场均匀性满足用户要求。     

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.     

Gyrotron based on a superconducting magnet

The replacement of conventional pulsed magnetic field coils previously used to generate the intra-cavity B-field with an 11T superconducting magnet is reported. The resulting more stable mm-wave output pulse is shown and the refurbishment requirements of both the field emission, field-immersed, cold cathode and Marx bank spark gaps demonstrated. This system proved to be tunable, oscillating from 20GHz up to 110GHz, with peak power levels of 450kW and 300kW respectively. Other operating parameters were also examined including mm-wave pulse length as a function of anode-cathode position. The pulse length increased from 87±6ns to 310±10ns with a 2.5 cm horizontal transit of the cathode away from the anode. A similar effect was witnessed with the increase of the intra-cavity B-field from 1.00T to 5.00T resulting in the mm-wave pulse duration increasing from 250±40ns. Second harmonic operation of the cavity resulted in 0.5kW of radiation observed at 96GHz. The pulse-to-pulse mm-wave stability coupled with the mode selectivity of the ohmic-Q-dominated cavity resulted in the identification of several oscillating modes including the TE₁₂, cut-off frequency 21.1 GHz, the TE₀₂, cut-off frequency 29.1 GHz, the TE₃₅ at 74 GHz and the TE_14,2, at 88GHz.     

分磁环对高温SMES磁体交流损耗的影响研究

高温SMES磁体的交流损耗是制约其投入实际应用的因素之一,交流损耗的大小与超导导线所承受的磁场位型关系紧密,加装分磁环是改变超导磁体磁场位型的手段之一,因此对交流损耗的抑制也有实际意义.文中对高温SMES螺线管磁体进行了有限元建模,阐述了分磁环对减小超导磁体交流损耗的原理,分别计算了超导磁体在加装分磁环与未装分磁环下交流损耗的大小、分布,分析了分磁环的降损率参数r随磁体电流的变化规律,并对提高分磁环降损率的关键问题进行了探讨.     

超导磁约束系统中超导磁体涡流损耗的研究

在超导磁约束系统中,超导磁体与射频场、磁场、声场、电场等复合场的兼容耦合是系统稳定运行的关键。探讨了在13.56 MHz频率下的Shoji型天线产生的高频电磁波对超导磁体的影响,高频电磁波会在超导磁体表面产生涡流损耗,进而产生功率损耗并生成热量,导致超导磁体失超。为避免失超现象的发生,在超导磁体室温孔内采用金属屏蔽层进行防护。利用COMSOL软件对整个电磁-射频非线性耦合场进行建模仿真分析,完成了屏蔽层结构的优化选择。基于计算结果,分析讨论了屏蔽层厚度和高度变化对超导磁体上涡流损耗功率的变化影响。通过对超导磁体涡流损耗功率随屏蔽层参数变化进行拟合,最终得到了优化后的屏蔽层参数。     

超导磁体电流引线氦气流阻研究

超导磁体电流引线中氦气流阻是设计电流引线时的一个很重要参数。计算电流引线片中氦气流阻比较好的方法是采用有限元软件F luent。由于氦气模型庞大的有限元单元数,因此该文中对模型进行了简化和分段,相邻模型段间采用流量边界条件和压力边界条件进行耦合。     

Analysis of current ramp for a high-temperature superconducting magnet

In this paper, an equivalent electrical circuit for response of a high-temperature superconductor (HTS) system for arbitrary time varying transport current is considered and as well as an analysis of the generated resistance losses is given. Also, for the pancake coil made with superconducting Bi-2223/AgMg tape, hysteresis behavior on the voltage-current curve is examined as a function of the current rate during ramp up and down at liquid nitrogen temperature. Behavior of voltage versus current is in good agreement with considered theory.     

Indigenous design and fabrication of a 6.5 T superconducting magnet and a magnetotransport measurement set-up

A low-cost apparatus for measuring Hall effect and magnetoresistance is designed and built indigenously. This includes a 6.5 T superconducting magnet and a variable temperature sample holder assembly. A superinsulated liquid helium dewar with a low liquid helium boil-off rate is chosen as the low-temperature bath for doing magnetotransport measurements. A pair of high-T _c superconducting leads for energizing the magnet reduces the liquid helium consumption further and makes it economically beneficial, especially for laboratories with limited budget. The performance of the apparatus is tested over a wide range of temperatures (4.2 to 300 K) and fields up to 6.5 T. Reproducible magnetotransport data are obtained with excellent temperature and field stability.      

迫流冷却二极NbTi超导磁体的研究

首先介绍了导体的测试结果;其次,为评估迫流冷却的二极NbTi超导磁体正常工况下对液氦产生的低温热负荷,基于surf152表面效应单元对线圈盒进行了辐射传热分析;此外,为减小通过线圈盒支撑的传导热负荷并且提高其机械强度,依据线圈盒支撑杆的设计尺寸,提出使用玻璃纤维经过三维编织的各向异性复合材料-G10制作线圈盒支撑杆,从...     

开放式自屏蔽全身成像高场超导MRI磁体优化设计

本文发展了开放式自屏蔽全身成像高场超导磁共振成像（MRI）磁体的优化设计方法,使设计出来的磁体仅有4 对超导线圈. 这种开放结构的超导MRI磁体优化设计方法集成了线性规划算法和遗传算法. 通过迭代线性规划算法可以在考虑成像区域（DSV）磁感应强度约束、磁场不均匀度约束、5 Gs线范围约束、线圈区域最大磁场值约束和最大环向应力约束的条件下,获得用线量最少的线圈初始形状和位置,同时可以得到每个线圈的层数和每层匝数;通过遗传算法可以提高DSV区域的磁场不均匀度,以达到高质量成像的要求. 这种集成的优化设计方法既可以灵活有效的设计开放式MRI磁体,也可以设计传统的圆柱形MRI磁体,本文通过一个1.2 T的开放式MRI磁体的设计清楚的展示了这种优化方法. 关键词： 线性规划算法 遗传算法 自屏蔽 开放式超导MRI磁体     

FAIR收集环二极超导磁体外杜瓦泄放系统的概念设计

对FAIR(Facility for Antiproton and Ion Research)收集环-CR(Collector Ring)二极超导磁体外杜瓦的超压泄放系统进行了概念设计,给出了爆破片式的泄放系统结构,并基于ANSYS的结构分析初步确定了爆破片的结构参数;以及通过ANSYS对波纹管和外杜瓦进行了结构分析,分析结果表明波纹管和外杜瓦在超压状态下安全。文中的设计和分析研究,为外杜瓦的工程设计提供了有益的参考。