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。     

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。     

EBIT装置低温系统的设计与实验研究

介绍了 EBIT装置低温系统的设计与制作 ,并对实验结果进行了分析。 EBIT装置低温系统采用双冷屏结构 ,通过二级 G- M制冷机冷却冷屏来降低液氦的蒸发量。试验结果 :系统灌注液氦平衡后 ,连续 16个小时液氦的平均蒸发量为1.1升 /小时 ,磁体系统磁场强度大于 5 T,基本满足用户的使用要求。     

制冷机冷却型超导磁体杜瓦的研制

介绍了带制冷机冷却的超导磁体系统杜瓦的设计、制作及实验结果分析。杜瓦采用 4 0 K、10 K双制冷屏结构 ,其室温磁场孔径为 75 mm,长 4 15 m m。试验结果为 :液氦蒸发率为 0 .6 9升 /天 (在 2 0天连续试验期内 ) ,优于合同规定的指标 (2 .4升 /天 )。双制冷屏由一台双级 G- M制冷机冷却 ,工作时一级冷屏温度为 35 K,二级冷屏温度为 7.0 K。磁体系统的磁场强度为 3T,满足了用户的使用要求     

制冷机直接冷却式小型超导磁体测试装置研制

成功研制了一套制冷机直接冷却式小型超导磁体测试装置,该测试装置特点为:G-M制冷机直接冷却超导磁体;便于拆装的机械结构;设计电流500A;常导电流引线采用无氧铜与黄铜的组合设计结构;实时采集记录温度、电阻、电流电压等数据;人性化的上位机用户操作界面。对比国内外同类装置,测试装置性能达到国际领先水平。     

EAST超导磁体系统液氦温度测量方法与误差分析

在EAST托卡马克核聚变实验装置中,超导磁体系统的热负荷计算、超导性能和及其运行稳定性都与运行温度有很大关系,因而要求液氦温度测量有较高测量精度.文中主要讨论EAST超导磁体系统中液氦温度测量的相关技术、误差来源及其影响,同时提出一系列减小误差的方法,取得了较好的实验运行结果,满足了工程要求.这些方法对低温微弱信号测量具有普遍适用性.     

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。     

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。     

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.     

用于快脉冲超导磁铁的液氦内冷电缆的设计（英文）

中科院近代物理所提出的强流重离子加速器装置将使用快脉冲超导磁铁技术。为了获得快脉冲磁铁运行的稳定性,研制了适用于快脉冲运行的液氦内冷电缆。该电缆采用超临界氦进行迫流冷却,具有交流损耗低、所用液氦少和冷却效率高的特点,是研制快脉冲超导磁铁的关键技术之一。文中主要介绍电缆的设计和交流损耗并简单描述电缆的加工。用于绞缆的超导线材的性能决定了电缆的性能,因此首先进行超导线的研制。通过研制三种不同基体(纯铜基、铜镍基和铜锰基)的超导线材,以获取低损耗和高临界电流的超导线,进而得到运行稳定性高的电缆。当背景磁场变化为0T-3T-0T时,测得三种线材的磁滞损耗分别为29.7m J/cm3,18.8m J/cm3和26m J/cm3。超导线的耦合损耗很大程度上取决于横向电阻率的大小,相比纯铜基的线材铜镍基和铜锰基体的横向电阻率较大,因此耦合损耗小。在4.2K温度时不同磁场下铜基线的临界电流要高于另外两种线材,但铜锰基体线材的临界电流要略高于铜镍基线材。通过比较三种线材的性能,选用铜锰基体线材进行绞缆较为适合。     

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。     

Development of magnetically targeted drug delivery system using superconducting magnet

Development of a novel drug delivery system was made to accumulate/navigate magnetic drugs with the help of a superconducting magnet in order to control the drugs in blood vessels located deep inside the body. In the present paper, we tested the feasibility of a novel navigation system, made by applying a strong external (magnetic) field through SmBaCuO and YBaCuO bulk superconductors in order to realize the practice of using externally applied magnetic fields for targeting the magnetic particles to a circumscribed body region.     

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。     

一种温度监测仪在EAST超导磁体氦温度测量中的应用

在EAST托卡马克核聚变实验装置中,超导磁体系统的热负荷计算、超导性能和及其运行稳定性等都与磁体运行温度有很大关系,因而要求超导磁体系统的氦冷却管路的温度测量有较高测量精度和稳定性。从氦温度测量方法、专用温度监测仪的配置、用户自标定温度传感器的温度特性曲线的生成出发,介绍专用温度监测仪在EAST超导磁体系统氦温度测量中的具体应用。同时介绍了仪器监控的硬件架构和基于Lab VIEW的仪器监控软件设计。经过2轮实验运行,表明该应用提高了氦温度测量的精度、稳定性和工作效率。     

The superconducting magnet system with a cryocooler for the ion source Decris-SC

A superconducting magnet system (SMS) for the multicharged ion source DECRIS-SC was designed and manufactured at the Joint Institute for Nuclear Research. Successful tests of the SMS were conducted in late 2003 and early 2004. The peculiarities of this system are stipulated by the use of a cryocooler 1 W in power for the cryostating of the magnet and also by the special configuration of the magnetic field demanded for the source of ions. Four coils ensure the induction of a magnetic field on the axes of the source of up to 3 T (the stopper ratio of ～6), which considerably extends the possibilities of the ion source from the point of view of producing intense highly charged ion beams. The problem of compensating the large forces of interaction between the coils and surrounding iron yoke in this magnet has been successfully solved, and a reliable suspension of the magnet in a cryostat realized. To compound the windings, which work in vacuum at indirect cryostating, prepreg (thermosetting fiberglass fabric impregnated with epoxide) is used. A new technology of superconducting magnet protection has been applied with the help of sectionalized windings, using passive elements of protection based on “cold” diodes and resistances. A new technology of active protection has also been applied, with normal zone detectors and heaters.     

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用有限元软件Fluent对EAST超导磁体电流引线中氦气流阻进行了计算。计算中对氦气模型进行了简化和分段,相邻两段模型间采用流量边界条件和压力边界条件进行耦合。计算结果表明:氦气的压力降主要集中在靠近室温端;气体模型厚度越薄,氦气压力降越大;通过电流引线的电流越大,氦气的压力降越大;在引线片凸纹的狭窄处氦气速度很大,在靠近室温端时最大可以达到21m.s-1左右。     

Improvement of a magnetization method on a small-size superconducting bulk magnet system

A pulsed-filed magnetization (PFM) is an important technique for industrial applications of superconducting bulk magnets, and several advanced PFM methods are proposed to enhance the trapped field. In the well-known IMRA method, the channel through the magnetic flux is formed by the flux flow caused by heat generation when applying the strong pulsed-field, and the magnetic flux is made to penetrate into the bulk through the channel in the following pulse application. On the other hand, large applied field leads to large heat generation, and, therefore, the trapped field is decreased greatly.This paper proposes an effective magnetizing method in which the channel composed of magnetic field is artificially formed by field-cooling (FC) using a permanent magnet and the magnetic flux by PFM is induced to the channel. To confirm the validity of this method, the bulk was magnetized by FC using Nd–Fe–B magnets of the rectangular and the ring shapes, and thereafter, a pulsed-field of 6.2 T was applied. As a result, the trapped field of the bulk magnetized by FC using the ring magnet was increased by about 20–25% as compared with that of the conventional PFM, and, moreover, it was observed that the channel was formed partially by measurement of the magnetic field distribution.     

一种实验用交流超导磁体的研制

该文介绍了用于探测线圈法测量超导材料交流损耗的一种交流超导磁体的设计、加工与绕制。超导磁体设计采用成熟的螺线管磁体技术,磁体骨架为低温环氧树脂加工而成,所用超导线为NbTi/Cu复合超导绞线。为了满足磁体的稳定性,每两层超导线间留出了一条冷却通道。所绕磁体的磁场强度和均匀度都满足设计要求。     

大型Nb_3Sn CICC型超导磁体的热处理炉系统

中国科学院强磁场科学中心于2011年建成了一套大型Nb_3Sn CICC(管状电缆导体)型超导磁体热处理炉系统,并利用该系统成功完成了40T级稳态混合磁体装置外超导磁体中所有Nb_3Sn CICC型超导子线圈的热处理工作。文中将详细地介绍该热处理炉系统的主要性能参数以及其主要部件的设计。