20T混合磁体超导线圈的研制和性能试验

我国第一个稳态强磁场装置——合肥20T 混合磁体系统正在建造中.装置中的超导线圈已经绕制完成并作了性能试验.这是一个口径为320mm 的密绕线圈,其中心磁均高于8.3T,储能超过2MJ.本文报道了线圈的设计,绕制和实验结果.     

45T混合磁体外超导磁体真空系统的研究

根据45T稳态混合磁体外超导磁体实验装置对试验平台的真空要求,外超导磁体运行在4.5K的低温环境下,为了超导磁体的正常稳定的运行,需将超导磁体系统置于具有一定真空度的杜瓦中,且杜瓦真空水平要求苛刻。设计了45T混合磁体外超导磁体真空系统,最后通过对外超导磁体线圈的检漏,对比了设计参数,结果表明,该真空系统可以稳定运行,满足设计要求。     

混合磁体超导线圈低温传输线冷屏的设计与分析

对于低温传输线,冷屏是其重要的结构。文中在低温传输线冷屏结构初步设计的基础上,对冷屏屏体材料进行比选,计算分析了低温传输线在80K温区的漏热量,并采用Solidworks软件,对不同厚度的低温传输线冷屏的温度分布进行模拟分析,完成冷屏的工程设计。     

40T混合磁体外超导磁体支撑结构设计与分析

超导磁体支撑结构在40T混合磁体外超导磁体系统中起到承重及故障载荷传递的作用。由于该支撑结构连接着室温端和4.5K低温端,其合理的结构设计是减少漏热量和提高系统可靠性的关键因素。主要利用有限元技术对该支撑结构进行了传热和应力仿真分析,并依据分析结果来优化局部结构尺寸;同时将应力分析结果与力学实验测试结果进行对比与分析。     

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.     

40T混合磁体杜瓦平台结构设计及性能分析

根据40T稳态混合磁体实验装置对试验杜瓦平台的要求,设计了40T混合磁体外真空杜瓦机械结构,采用ANSYS对杜瓦结构进行了稳定性分析和结构优化,最后用激光跟踪仪进行了测量.ANSYS数值模拟结果和激光跟踪仪测量实际数据对比分析,实际测量的最大变形在理论计算范围以内.     

关于条形磁体穿过线圈时线圈中的感应电流的思考

揭示并分析了当条形磁体的一端进入线圈(单匝)时,线圈中感应电流方向与磁体外侧磁感应强度方向之间的矛盾,同时对条形磁体内外的轴向磁场的大小和变化率的分布也进行了深入地分析,并据此进一步的论述了条形磁体匀速地穿过线圈(单匝)的全过程中线圈中的感应电流的方向和大小的变化规律。     

一个说明分子间作用力的模拟用具

分子运动论是用来解释宏观热现象的基本微观理论。其中,分子间作用力的规律是分子运动论的重要内容。由于分子微小,不能直接观察到,学生对分子作用力与距离的关系往往感到抽象难懂。为了帮助学生理解,笔者设计制作了一个说明分子间相互作用力的模拟演具。实践表明,利用它可以较准确地模拟分子间的作用力与距离的关系。并且取材容易、制作简单、操作方便、效果明显。在突破分子作用力这一教学难点时起了关键性的作用。现介绍如下: 一、制作要点1、螺线管AB和CD:用马粪纸按图1     

平行板电容器极板间作用力的讨论

在计算平行板真空电容器极板间作用力F时,有些学生直接利用A板带电表面上的合场强E0=乘以其上的电量(- q),求得作用力 F=。这里负号表示作用力向下,s为极板面积,ε0为真实介电常数。这一结果比正确答案大了一倍。 其实,在计算极板A所受的力时,由于A板上电荷元间的相互作用是内力,共合力为零。因此,我们不需考虑A板上电荷产生的场对其自身的作用,只要计算B板在它这里所产生的场EB=()对它的作用。于是,A板所受的作用力应为(1) 在上面的计算中,我们把极板上的电荷看作为面电荷分布。实际上,电荷是分布在表面附近一厚为几埃的薄层中。如果…     

基于线性规划的高温超导磁体线圈设计方法

电子真空回旋器件是一种对磁场精度要求较高的微波源装置,一般采用超导磁体提供磁场环境.超导磁体的应用中,磁场分布的实现是超导磁体设计的核心问题.提供回旋器件磁场的高温超导磁体包含较复杂的磁体绕组,为了解决此类设计计算问题,本文提出了一种包含设计区域约束的线性优化方法进行回旋器件高温超导绕组的设计优化,通过分步的约束和线性优化计算,可得到同时满足设计要求和绕组可实现的设计磁场电流分布设计.计算实例的结果给出了一个提供磁场强度1.3 Tesla,长度285 mm的均匀磁场区域,同时满足多位置的磁场要求,设计结果与要求一致度较好,精度满足应用需求.该计算方法是一种可适用于较复杂磁场要求和超导绕组结构的设计优化方法.     

磁体和线圈相对静止的发电装置

如果说磁体和线圈相对静止可以输出电能,或许谁都不会相信,因为法拉第的电磁感应明确表明相对运动是最重要的。如果说在相对静止的磁体和线圈之间有一个圆筒转子,转子上有两个对称的孔(起到漏磁作用),这两个孔正好与磁体和线圈同心,电磁感应规律证明这的确是一台发电机。     

40T混合磁体Nb_3Sn超导电缆的研制

中国科学院强磁场科学中心的40T混合磁体由内部水冷磁体和外部超导磁体组成。外部超导磁体采用高临界电流密度的Nb3Sn材料制成的CICC超导导体绕制而成,目前已经完成了超导磁体所需的超导电缆的全部设计和加工任务。本文详细介绍了采用Nb3Sn材料的CICC超导电缆的设计准则、电缆配置方案以及绞制工艺等内容,讨论了超导电缆的扭距大小选取原则、叠包参数选取原则,分析了绞制过程中放线张力的控制方案等内容。     

CFETR极向场磁体馈线系统线圈终端盒初步设计与分析

介绍了中国聚变工程实验堆(CFETR)极向场线圈馈线系统终端盒(CTB)设计,CTB由外盒体、80K内冷屏、电流引线及超导母线、内部管路系统、阀门系统等子部件组成.利用ANSYS有限元软件,在运行工况和地震工况下对CTB外盒体及内冷屏进行结构强度校核、结构热分析和地震响应分析,得到CTB外盒体的位移、应力分布云图和在地...     

CFETR磁体系统的中子学计算及活化分析

用蒙特卡洛中子输运程序(MCNPX)对中国聚变工程实验CFETR超导磁体进行中子学输运计算,利用欧洲活化计算程序FISPACT对其进行活化计算分析,针对计算结果重点分析了磁体系统的中子学剂量分布以及活化情况。计算结果表明,中子能量通量最大处出现在聚变堆内侧线圈处,为3.97×10¹⁴ MeV•m^–2,在该条件下超导线圈可以满足设计要求。停机后磁体组件的活度为3.33×10¹⁰Bq•kg^–1,停机10年后下降2个数量级达到6.14×10⁸Bq•kg^–1。研究结果验证了所使用的CFETR 3维模型满足初步设计条件。     

20MW水冷磁体冷却水系统节能优化设计

针对水冷磁体运行产生的热负荷设计了本水冷系统,该系统在保障磁体稳定运行的前提下,进行了节能优化设计。其中自然分层水蓄冷技术的应用不仅节约占地还可增大蓄水量,而利用峰谷电价差进行夜间蓄冷的方式更可节约运行成本;利用闭式冷却塔在气温较低时取代上游冷水机组的设计也最大程度地节约了电能;此外在运行模式方面,系统可根据不同水冷磁体实验负荷进行灵活转换;在设备选择方面,均采用节能环保的产品,如制冷系数高的冷水机组,传热系数较高的板式换热器等。本系统对MW级以上水冷系统设计具有较好的参考价值。     

EAST鱼尾偏滤器磁体线圈电源的研制

为了满足复杂多变的电磁环境对正弦电流精度和变频调幅稳定输出的要求,提出了LC串联谐振理论与高频PWM调制技术相结合的设计思想。研制了一种多频点(10～3800 Hz)、电流高达8000 A的正弦波电源。FTD电源采用直流开关电源技术、SPWM调制技术和LC串联谐振理论。输出电流工作点包括10 Hz@8000 A、20 Hz@6000 A、 30～110 Hz@5000 A和1.3～3.8 kHz@2400 A。采用电流反馈和频率反馈控制策略,输出电流精度可达5%。测试结果表明,FTD电源能够满足系统要求,实现了对偏滤器偏转磁场的强度和频率的调节,为偏滤器靶板的粒子热沉积效果的对比实验提供了支持。     

分子印迹聚合反应中功能单体与模板分子间作用力的光谱分析

要获得吸附性能良好的非共价型分子印迹聚合物,聚合前模板分子与功能单体的结合程度至关重要。而相关研究报道较少。文章采用紫外光谱并结合红外光谱分析法,研究了模板分子穿心莲内酯与功能单体丙烯酰胺(AM)在3种溶剂乙腈、四氢呋喃和乙酸乙酯中相互作用力的大小。实验结果发现,穿心莲内酯与AM在乙腈溶剂中,224nm处的紫外吸收峰发生蓝移,蓝移5nm,且吸收峰增强,红外光谱中O—H伸缩振动峰发生蓝移,蓝移近8cm-1,N—H伸缩振动峰蓝移近6cm-1,表明两者之间发生较强的蓝移氢键作用力;而它们在另两种溶剂中作用力很微弱。因此,加入功能单体后光谱改变越大分子间作用力越强,识别点的选择性越好,由此制备的分子印迹聚合物吸附性能越好。     

线圈在磁场中转动的若干计算

2003年全国春季高考和2003年全国理科综合考试都考到了有关线圈在匀强磁场中转动的计算，有必要在今后物理教学和学习中引起重视，现就线圈在磁场中转动的有关计算谈些看法．     

单分子磁体中交换常数计算的新方法

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,在现有的单分子磁体交换耦合常数计算方法的基础上提出了一种新的计算方法.采用新方法计算两个原子之间的交换耦合常数时,首先分别设置这两个原子的自旋取向,然后再同时设置两个原子的自旋取向,计算出总能即可,而不用选取不同的自旋组态并求解线性方程组.方法特别适合含有数目很大的磁性原子的单分子磁体交换耦合常数的计算.采用新方法计算了Fe7和Fe20配合物分子的交换耦合常数.结果表明,Fe7和Fe20分子中的交换常数都为负,即反铁磁耦合时能量更低,这与类似分子的相关研究相一致.     

单分子磁体中交换常数计算的新方法

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,在现有的单分子磁体交换耦合常数计算方法的基础上提出了一种新的计算方法.采用新方法计算两个原子之间的交换耦合常数时,首先分别设置这两个原子的自旋取向,然后再同时设置两个原子的自旋取向,计算出总能即可,而不用选取不同的自旋组态并求解线性方程组.方法特别适合含有数目很大的磁性原子的单分子磁体交换耦合常数的计算.采用新方法计算了Fe7和Fe20配合物分子的交换耦合常数.结果表明,Fe7和Fe20分子中的交换常数都为负,即反铁磁耦合时能量更低,这与类似分子的相关研究相一致.