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.     

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。     

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。     

脉管制冷用于低温超导磁体冷却的可行性分析

采用制冷机直接冷却的低温超导磁体系统与传统液氮冷却方式相比，具有轻便紧凑、运行简单、维护方便、可长时间连续运行等优点；而脉管制冷由于冷端无运动部件，与传统的G-M制冷机相比，具有结构简单、运行可靠、振动小等优点．本文结合我们在液氮温区脉管制冷方面的技术，从漏热和经济性两方面探讨了将脉管制冷直接用于冷却一个5特斯拉NbTi低温超导磁体的可行性，为后期系统的搭建奠定基础．     

脉管制冷用于低温超导磁体冷却的可行性分析

采用制冷机直接冷却的低温超导磁体系统与传统液氦冷却方式相比,具有轻便紧凑、运行简单、维护方便、可长时间连续运行等优点;而脉管制冷由于冷端无运动部件,与传统的G-M制冷机相比,具有结构简单、运行可靠、振动小等优点.本文结合我们在液氦温区脉管制冷方面的技术,从漏热和经济性两方面探讨了将脉管制冷直接用于冷却一个5特斯拉NbTi低温超导磁体的可行性,为后期系统的搭建奠定基础.     

低温/高温复合超导磁体的研究进展

低温/高温复合超导体的研究是当前超导领域比较新的一个课题,文章介绍了低温/高温复合超导体的结构以及加工工艺,并结合相关数值模拟和实验结果对复合超导体电流分布、热传导性质、理论机理和稳定性研究等相关问题进行了讨论与探索。     

应用于13T中子散射超导磁体的低温系统设计

作为样品环境极端条件之一,中子散射超导磁体系统产生的强磁场为凝聚态量子材料等磁性前沿研究提供了理想的工具平台。对国内自主研制的第一台中子散射磁体关键部件——低温容器结构及制冷方式进行了介绍,对该方案的结构系统传热进行Ansys仿真模拟与分析,验证了结构的合理性;在传热模拟的基础上,对各部件进行了热负荷计算,完成了制冷机的选型。     

HL-LHC双孔径校正超导磁体低温测试实验研究

双孔径校正超导磁体是大型强子对撞机亮度升级项目的重要组成部分,在4.2 K低温环境下对该磁体进行励磁及性能测试。为避免磁体在降温过程中产生较大的热应力,要求降温过程中磁体各点最大温差不超过30 K。同时,为节省液氦与降温梯度均匀,特设计了一个铜筒体结构用于该磁体的降温和测试,降温过程分为液氮换热降温和液氦直冷降温两个阶段。实验测试结果表明静态液氦消耗速率为55.571 L/h,电流为407 A失超时液氦总消耗52 L、静态消耗16.116 L、内部泄能消耗22.08 L,即液氦消耗不仅包括测试系统的静态消耗、泄能消耗,还存在液氦溢出损耗。     

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。     

应用于超导磁体冷却的新型低温传热元件

本文针对我们已提出的自然循环与低温热管耦合的新型传热元件进行了初步的数值模拟．基于一些合理的假设，利用一维两相流均相动态模型对液氮在自然循环管路中的瞬时换热量进行了计算，在与实验结果进行比较的基础上，得到了一些有关冷却时间与最低冷却温度的初步结论，并对计算结果进行了分析．     

应用于超导磁体冷却的新型低温传热元件

本文针对我们已提出的自然循环与低温热管耦合的新型传热元件进行了初步的数值模拟.基于一些合理的假设,利用一维两相流均相动态模型对液氮在自然循环管路中的瞬时换热量进行了计算,在与实验结果进行比较的基础上,得到了一些有关冷却时间与最低冷却温度的初步结论,并对计算结果进行了分析.     

HT-7U超导托卡马克冷质部件支撑结构方案

介绍了用于HT—7U超导托卡马克装置冷质部件支撑的柔性支撑结构，设计了支撑整个纵场系统及极各场系统的结构方案，对支撑结构进行了传热分析、应力分析和稳定性分析。     

6T NbTi传导冷却超导磁体系统杜瓦容器的研制

成功研制了6T NbTi 传导冷却超导磁体系统,制冷机为二级GM-制冷机.磁体冷却到4K需用74小时左右.目前磁体系统已分别完成了115A(6T),45小时和95A,264小时的无间断运行实验.该磁体所用杜瓦容器外径为742mm,高为558mm,室温孔径为100mm.磁体系统可在支架上以0度,45度,90度旋转.     

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.     

基于PWM整流器双闭环控制的超导电磁储能功率调节器的研究

本文基于电压型超导电磁储能系统(Superconducting Magnet Energy Storage,简称SMES)的基本结构和工作原理,结合脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)整流器的应用,建立了三相电压型PWM整流器控制的超导电磁储能系统的数学模型.设计了具有前馈解耦控制的PWM整流器双闭环控制系统,并运用Mat-lab/Simulink仿真分析软件对基于PWM整流器的超导电磁储能双闭环控制系统进行了仿真研究.仿真结果表明PWM整流器双闭环控制策略应用于SMES电压型SMES功率控制器比直接电流控制等传统的控制策略反应速度更快,向电网注入谐波电流更小,有利于提高了电网的稳定性.     

浅释同步辐射的特点及其应用

通过同步辐射与回旋辐射的对比,借助相对论变换,用初等方法阐明同步辐射的特点及其应用。     

超导CICC导体性能试验装置

一个测试CICC超导电缆性能的磁体试验装置已在中科院等离子体所建成,该装置包括一个5T－138mm口径的长均匀背场超导磁体、一对可产生10T／s磁场变化率的脉冲超导磁体,以及人工超临界氦系统,它可以将高压室温氦气通过冷却变成可以冷却超导CICC导体的超临界氦,该装置能完全模拟环流器中迫流冷却式超导磁体导体所受到的诸如极向场磁体放电和等离子体破裂诸种强扰动的环境,测试CICC导体的性能,本文详细介绍了装置各部分参数和低温实验中测到的性能。     

75米三相交流高温超导电缆冷却系统

在继2003年完成10米三相高温超导电缆之后,我们于2004年年底成功完成了75米高温超导电缆的组装、调试和通电试运行.这两套电缆装置的低温冷却系统都是采用单相密闭液氮流程循环冷却高温超导电缆本体及终端,都是采用液氮减压制冷方式获取制冷量,借助过冷器内液氮作为冷媒把冷量传递给液氮循环系统.本文在简要介绍10米长高温超导电缆低温冷却系统基础上,重点介绍75米高温超导电缆冷却系统的试运行和在通电情况下的实验结果,并对实验数据进行热平衡分析和制冷量与液氮消耗量的分析,从而得到高温超导电缆冷却系统运行的经济性参数.     

低温变形对Bi2223超导带材性能的影响

本文采用在液氮温度下的低温变形和室温下传统变形进行比较,系统研究了银包套单芯,银包套多芯,合金外包套银内包套多芯带材经过低温变形和室温变形后的组织结构,以及最终热处理后的电流传输性能和抗拉伸性能.结果表明,低温变形过程中,由于外包套材料硬化,改善了外包套材料和超导芯之间的变形差异性,使得变形更有效地传递到陶瓷超导芯上,超导芯密度明显大于室温变形,银超界面相对平整,超导晶粒取向相对一致.此外,低温变形后,Bi2223带材的抗拉伸性能明显增加.低温变形的这种作用对于银包套单芯和多芯带材试样十分明显,而对于合金外包套带材试样相对较小.