HT-7超导托卡马克纵场桥路信号的分析及失超保护系统的改进

简明介绍了 HT- 7超导托卡马克纵场失超保护的原理及硬件电路存在的缺陷。重点分析对纵场桥路信号的计算机采集、处理和保护结果 ,并据此对失超保护进行改进。     

HT-7U中心螺管模型线圈失超信号检测

中心螺管是超导托卡马克装置磁体系统的重要组成部分 ,在 HT- 7U中 ,中心螺管采用管装超导电缆绕制 ,线圈以脉冲方式运行。文中介绍了 HT- 7U中心螺管模型线圈实验中 ,失超信号检测系统的工作原理及失超信号特点。当磁体以脉冲方式运行时 ,失超信号检测系统为装置提供可靠的失超保护动作信号 ;还给出了有关的实验数据和检测系统记录的失超信号变化曲线。     

全超导托卡马克装置(EAST)的技术诊断系统

全超导托卡马克(Tokamak)装置EAST是国家“九五”大科学工程。技术诊断是超导托卡马克装置的重要子系统,主要负责装置主机部件的温度、线圈电阻等的测量以及超导线圈失超信号探测。简要介绍EAST技术诊断系统的设计及试验结果。     

EAST托卡马克装置失超检测报警系统的升级

本系统对原有超导托卡马克装置EAST的失超保护报警系统进行了升级改造.采用软硬件并行的方式,集中对多路失超保护信号进行监控和保护.系统整体采用CPCI结构,对不同的故障采取不同的故障应对模式,不仅能够对下级系统进行行为控制,而且能直观的显示出故障信号及故障分析,同时在系统内能方便的进行数据存储和查询.     

EAST装置中心螺管线圈实验压力后备失超保护系统的研究与实现

EAST托卡马克装置是一个全超导的大型核聚变实验研究装置,实验过程中,对超导磁体的失超保护是一项非常重要的内容.本文介绍了EAST装置极向场中心螺管线圈测试实验中,作为传统电压检测法超导磁体失超保护系统的补充,提出并建立的一种有效的后备失超保护方案:压力后备失超保护法.经过实验验证,该保护系统可以有效地对超导磁体进行失超保护.     

基于FPGA的EAST高压隔离光纤设备设计

EAST全超导托卡马克装置在实验过程中失超探测电压对地会有几千伏的高压,系统设计时要求失超探测器件能够承受10 kV的对地耐压,同时和后续控制系统有效隔离.原高压隔离光纤设备为V/F-F/V设计,在小信号测量和电压过零时噪声大,满足不了本系统的精度需求;另外原高压隔离光纤设备为纯模拟电路设计,无法实现信号的数字化处理,...     

全超导托卡马克极向场超导线圈的失超检测

EAST装置做为全超导托卡马克装置,其纵场和极向场线圈全部由超导磁体组成,所以进行安全,准确,有效的超导线圈的失超保护是装置安全运行的首要环节.由于等离子体电流的建立必须由极向场线圈系统提供极快速的磁通变化,随之产生较高的交流损耗使得极向场线圈很容易发生失超.如何对快速交变脉冲磁场下的超导线圈进行有效的失超检测,这在世界上也无先例可循.EAST装置的失超检测系统经过几十轮单饼超导线圈实验及多轮装置正式放电实验后逐步建立和完善起来,并已通过工程验收满足了装置实验运行要求.本文主要介绍了EAST装置失超检测系统的基本结构和检测原理,重点阐述了极向场超导磁体失超检测的设计方法及实验结果。     

超导储能系统的失超检测

超导磁体的失超检测与保护是超导电力技术实用化的一个重要课题。文中针对超导储能系统的特点,设计了一套用于超导储能(SMES)磁体的失超检测系统。该系统采用有源功率检测方法,通过对超导磁体上产生的失超信号进行隔离、放大、滤波以及比较等,实现失超信号的检测。实验结果表明,该失超检测系统能够及时准确的检测到失超信号,为超导储能系统的失超保护提供了可靠的前提条件。     

高温超导SMES磁体的失超检测研究

失超保护是保证磁体安全运行的重要措施,而失超检测是失超保护正常动作的前提。由于SMES磁体运行工况的特殊性,现有失超检测方法在失超信号提取上遇到电磁噪声干扰严重的问题。文中针对高温超导SMES的运行工况,对电桥检测法进行了改进,通过对电桥信号的滤波设计解决电磁噪声干扰,设计了一套适用于高温超导SMES磁体在交变电流情况下的失超检测系统,同时进行了高温超导磁体的失超检测实验。实验结果表明,此系统能快速、准确地检测失超信号,并输出保护动作信号。     

EAST装置失超诊断系统基于DSP技术二次电压补偿设备研制

EAST是全超导托卡马克聚变装置,其极向场和纵场线圈全部采用超导磁体。一旦发生失超,失超保护系统用于确保超导磁体和引线的安全运行。诊断超导线圈电阻电压变化是最直观也是最快捷的技术解决途径,主要难点在于研制高精度的噪声抑制补偿设备,用于抑制实验过程中在诊断信号上产生的大量感应噪声。原先采用模拟电路设计的二次补偿设备存在技术缺陷;而基于DSP技术二次电压补偿设备软硬件结合,大大提高设备精度,通过上位机可以方便实现关键参数与算法更新,经过两年时间,达到初步设计指标,并在近期EAST实验中成功实现并行试运行,下一步升级改造正在进行中。文中主要介绍了数字式二次补偿系统设计思路、补偿原理、以及初步实验测试结果。     

MgB2超导储能磁体可行性研究及结构优化

MgB2作为超导材料中的一颗新星,可以很好的应用于超导磁体。文中对比分析了作为超导磁体应用材料MgB2的超导特性,之后进行了MgB2磁体电磁设计。并通过与已有的Bi系超导磁体的对比,论证了MgB2在超导储能磁体应用中的可行性。针对MgB2超导特性进行磁体结构优化设计,得到两种新思路的螺管型磁体模型,都能够达到更好的经济性。     

Superconducting materials and their engineering applications

A short account is given of the characteristic properties of superconductors and the reasons for the importance of superconductivity in science and technology. The occurrence of the phenomenon in metals, alloys and chemical compounds is briefly discussed, with particular reference to those materials having the highest critical temperatures. The major part of the article is concerned with the applications of superconductivity in engineering, and attention is particularly devoted to materials for magnet construction, the various uses of superconducting magnets, and the other applications of superconductors such as power transmission cables, and transformers. Some forecasts are made regarding the probable developments in superconductivity in the next few years.     

Mesoscopic field and current compensator based on a hybrid superconductor-ferromagnet structure

A rather general enhancement of superconductivity is demonstrated in a hybrid structure consisting of a submicron superconducting (SC) sample combined with an in-plane ferromagnet (FM). The superconducting state resists much higher applied magnetic fields for both perpendicular polarities, as the applied field is screened by the FM. In addition, FM induces (in the perpendicular direction to its moment) two opposite currents in the SC plane, under and aside the magnet, respectively. Because of the compensation effects, superconductivity persists up to higher applied currents. With increasing current, the sample undergoes SC-"resistive"-normal state transitions through a mixture of vortex-antivortex and phase-slip phenomena.     

Coexistence of ferromagnetism and superconductivity in normal mental/superconductor/ferromagnet structures

<正>We extend the Blonder,Tinkham and Klapwijk theory to the study of the inverse proximity effects in the normal mental/superconductor/ferromagnet structures.In the superconducting film,there are the gapless superconductivity and the spin-dependent density of states both within and without the energy gap.It indicates an appearance of the inverse-proximity-effect-induced ferromagnetism and a coexistence of ferromagnetism and superconductivity near the interface.The influence of exchange energy in the ferromagnet and barrier strength at the superconductor/ferromagnet interface on the inverse proximity effects is discussed.     

超导磁体的磁通泵供电原理研究

磁通泵是给超导磁体供电的装置.本文主要介绍磁通泵的国内外发展情况,论述磁通泵的运行原理,计算磁通泵的运行参数和运行损耗.     

超导在加速器中的应用概况

文中简要回顾了世界上已建造的大型超导加速器,重点介绍未来的超导加速器方案,对超导新材料在加速器中的应用研究以及我国超导在加速器中的应用研究情况作了简要介绍.     

超导离子源铌三锡六极线圈镜像磁场约束结构的优化设计

中国科学院近代物理研究所正在进行国际首台45 GHz全铌三锡超导离子源FECR(Fourth Electron Cyclotron Resonance)磁体的研制,该离子源磁体线圈由六个铌三锡超导六极线圈和四个铌三锡超导螺线管线圈组成。由于单根超导线绕制异形六极线圈(非标准鞍型)技术难度大,且铌三锡超导性能对应力敏感,为了测试单个铌三锡六极线圈性能能否达到设计指标,基于铝合金壳层结构和Bladder-Key精确预紧技术,设计了镜像磁场约束结构。本工作主要阐述了运用ANSYS参数化设计编程对镜像磁场结构进行优化设计的过程和优化后的镜像磁场结构,确定了室温预应力大小,并给出了线圈经过室温预紧、冷却降温和加电励磁后的最大等效应力。进一步结合实际六极线圈制作公差(±0.1 mm),分析和评估了公差对镜像磁场结构中六极线圈预应力施加的影响。     

Investigation of point-contact Andreev reflection on magnetic Weyl semimetal Co_3Sn_2S_2

Magnetic Weyl semimetals(WSMs) with broken time-reversal symmetry(TRS) hosting topological band structures are expected to provide an ideal platform for investigating topological superconductivity and spintronics. However, the experimental verification of magnetic WSMs is very challenging. Very recently, the kagome magnet Co_3Sn_2S_2 was confirmed to be a magnetic WSM by both angle-resolved photoemission spectroscopy and scanning tunneling spectroscopy and consequently has become the focus of great attention. This paper reports a point-contact Andreev-reflection spectroscopy(PCARS) investigation on the(001) surface and the side surface of the Co_3Sn_2S_2 single crystals, respectively. The measurements from the sample's(001) and side surfaces provide experimental evidence for transport spin polarization in the Co_3Sn_2S_2 magnetic WSM. Furthermore, the superconducting proximity effect in the Co_3Sn_2S_2 single crystal is successfully detected. The point-contact spectra(PCS) along the in-plane direction cannot be well fitted by theoretical models based on s-wave pairing, indicating that possible triplet p-wave superconductivity may be triggered at the interface, which paves the way for the future exploration of the topological superconductivity and Majorana states in broken TRS WSMs.     

新型超导体二硼化镁(MgB_2)基础研究及其应用展望

文章简要介绍了新型超导体二硼化镁的发现、研究进展和应用前景 .理论和实验都已经证明 ,二硼化镁的超导电性来源于电声子耦合 ,可以用具有S -波对称性波函数的BCS图像来描述 .然而在二硼化镁超导体中 ,人们发现有两个超导能隙 ,一个在 6meV ,另外一个在 2meV左右 ,它们同时在超导转变温度处打开 ,这给超导机理研究带来了一些新的内容 .在混合态物理方面 ,人们发现超导与正常态的边界线 (上临界磁场Hc2 )与磁通融化线(不可逆线Hirr)之间有很大的间隙 ,即使在绝对零度时也是如此 ,作者提出这可能是由于双能隙的结果或磁通物质的量子融化 .在应用方面 ,最有可能把它做成超导磁体 ,利用闭路循环制冷机制冷在 2 0K左右使用 ,这样极有可能取代现在医学上使用的核磁共振成像的液氦温度超导磁体     

遗传-蚁群混合算法在高温超导匀场磁体优化设计中的应用

遗传算法具有很强的自适应性、鲁棒性和全局搜索能力,但其局部搜索能力相对较弱,计算后期易出现进化缓慢、过早收敛等问题,蚁群算法是近几年迅速发展起来的一种新的全局优化算法,具有正反馈机制,但是计算初期由于信息素差别小,初始收敛速度较慢.本文将这两种优化方法结合起来,充分发挥各自的优势,形成了遗传-蚁群混合算法,并选用测试函数对算法的优化性能作了对比计算,最后以高温超导匀场磁体为实际应用目标,以绕制磁体所用超导带长度为目标函数对磁体结构进行优化设计,优化方案比原始方案节省7.32%的超导带材用量.