多超导线圈并联下的电流分布研究

与多超导线圈串联相比,多超导线圈并联通流的电流分布特性比较复杂。本文提出一种基于H方程和均质化方法的有限元模型,研究了4 YBCO单饼线圈并联下的电流分布,并与场路耦合模型对比。仿真结果表明,多超导线圈并联下的电流分布与各线圈的接头电阻、等效电感和等效超导电阻有关。线圈失超之前,各线圈的等效超导电阻几乎可以忽略,电流分布主要受线圈的接头电阻和等效电感控制;线圈开始失超后,电流分布主要受等效超导电阻影响,电流会重新分配,最终各线圈稳流值与各线圈的临界电流有关。     

大孔径真空压力浸蜡超导磁体稳定化及保护

研制了一种中心场3T的大孔径真空压力浸蜡超导磁体.NbTi超导线圈内径0.928 m,外径1.02 m,长0.355 m.超导线圈采用液氦浸泡冷却,低温系统采用两台G-M制冷机提供冷量,实现运行过程中液氦零蒸发.超导线圈采用二元电流引线与电源连接,二元电流引线由高温段的铜引线和低温段的高温超导引线通过换热器连接而成.线...     

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。     

电阻型超导限流器中带材失超与恢复特性

电阻型超导故障限流器中带材失超和超导恢复特性受电流、温度、磁场等因素影响,以YBCO超导带材为研究对象,建立了饼式线圈和螺线管式线圈绕制模型,分析了两种线圈中磁场分布特性,在液氮冷却条件下,表明了温度、磁场对临界电流密度和失超电阻率的影响;通过分析在三角波形故障电流作用下带材失超和超导恢复过程中的热过程,表明了超导恢复时间与失超后的温度和散热条件有关,当温度低于105 K时,超导特性恢复较快。为超导限流器的结构、冷却设计提供参考。     

SECRAL控制系统软件设计(英文)

为提高兰州重离子加速器HIRFL的超导离子源SECRAL的控制效率,2011年7月份设计和建立了一个远程控制系统。 作为该系统的一个部分, 这个控制软件使用C++来实现。 它能够控制和监视SECRAL的所有设备,大概110个参数。而且,为了控制不同种类的设备,该软件使用了很多不同的控制协议。 除此以外, 在SECRAL的运行过程中, 若有误操作发生, 便有可能导致超导离子源的失超。为了不发生这样的误操作, 在硬件和软件中都增加了报警和连锁保护功能。该软件能够在1 s内进行报警和连锁保护。同时,为了以后的分析,该软件能够将从控制器上每隔1 s获取的数据存储到硬盘上。To improve the control efficiency of Superconducting Electron Cyclotron Resonance Ion source (SECRAL) for Heavy Ion Research Facility in Lanzhou(HIRFL), a remote control system was designed and set up in July 2011. The control software package, as a part of the system, was implemented by Visual C++, which is able to control and monitor all of the equipments for the SECRAL system with about 110 parameters. And many kinds of control protocols were used for controlling different types of equipments in this software. Moreover, in order to prevent the misoperation which may cause the quench of the superconducting magnet, alarm and interlock protection functions are added to the software and hardware too. If some errors occur during the running of SECARL, those functions should take effect within 1 s. Simultaneously, the data acquired from the equipments can be stored in disk every 1 s for following analysis.     

快速磁通变化超导线圈失超保护的改进方法

大型托卡马克超导装置的超导线圈在快速励磁条件下 ,将在线圈中产生很大的感应电压噪声 ,可能比用于失超检测的电阻电压大几个量级 ,同时在大电流和快速励磁条件下失超保护对确保装置安全变得尤为重要。文中主要提出在超导线圈大电流和快速励磁条件下如何进行正确失超保护的一种方便又可行的工程方法 ,并在中科院等离子体所对 HT- 7U第一个超导中心螺管原型线圈进行的性能测试实验中取得了成功。     

超导波荡器模拟线圈失超动态过程测试

中国科学院上海应用物理研究所成功进行了超导波荡器模拟线圈研制,高速高精度测试平台搭建;并在制冷机直接冷却式小型超导磁体测试平台上完成了失超信号采集,分析了失超信号,得出失超传播相关数据,完成了超导波荡器模拟线圈失超动态过程测试。     

混合型超导限流器与重合闸配合研究北大核心CSCD

基于超导限流器是最理想故障电流限流装置,当超导限流器串入电力系统后对电力系统继电保护和重合闸产生影响.本文在分析新型混合型超导限流器限流原理的基础上,为了解决失超型超导限流器的超导体失超恢复时间与重合闸时间无法配合的问题,引入失超检测系统,延长重合闸时间,当检测到超导线圈失超恢复后重合闸才动作,仿真结果表明该方法可行,并可解决失超型超导限流器与重合闸配合问题.     

超导线圈的失超检测

通过对国内外各种失超检测方法优缺点的比较,本文选取有源功率检测法来实现超导线圈的失超检测,并针对超导线圈电感值相等和电感值不等两种情况对有源功率失超检测电路进行了改进以及实验验证.结果表明,该失超检测方法能够及时准确的检测到失超信号,为超导线圈的失超保护提供了可靠的前提条件.     

缺陷条件下高温超导直流线圈稳定性研究

在高温超导带材生产及线圈制作的过程中,会不可避免的存在缺陷。缺陷区域的带材性能退化,表现为临界电流Ic与n值下降;极端情况下超导结构被完全破坏,呈现出非超导的阻性区。线圈工作时在阻性区会出现焦耳热,若热量不能有效地传出,温度会持续上升直到带材烧毁出现失超事故。在假设线圈退化情况的条件下,利用有限元仿真的方法,对不同热环境下带材退化对线圈温度的影响进行了研究,得出了不同热环境与区域退化下线圈的最大稳定工作电流。     

RIKEN超导ECR离子源磁体系统的设计

Superconducting magnet system for a 28GHz ECR ion source has been designed.The maximum axial magnetic fields are 4T at the rf injection side and 2T at the beam extraction side,respectively.The hexapole magnetic field is about 2T on the inner surface of the plasma chamber.The superconducting coils consist of six solenoids and six racetrack windings for a hexapole field.Two kinds of coil arrangements were investigated:one is an arrangement in which the hexpole coil is located in the bore of the solenoids,and another is the reverse of it.The coils use NbTi-Copper conductor and are bath-cooled in liquid helium.The six solenoids are excited with individual power supplies to search for the optimal axial field distribution.The current leads use high Tc material and the cryogenic system is operated in LHe re-condensation mode using small refrigerators.The thermal insulated supports of the cold mass have also been designed based on the calculated results of the magnetic force.The heat loads to 70K and LHe stages were estimated from the design of the supports,the current leads and so on.     

4W1磁铁电源控制系统的改造

在北京正负电子对撞机(BEPC)中用于同步辐射~X~光研究的插入件4W1磁铁由主线圈绕组和补偿线圈绕组组成,由两台高精度直流电源(主电源和辅助电源)供电. 2004~年11月, BEPC开机使用的两台主电源和辅助电源是重新设计制造的,采用新的控制接口PSI和控制器PSC进行控制. 这套系统是在~BEPCⅡ磁铁电源控制样机PSC/PSI完成的基础上仅用1个月的时间完成的. 在运行初期经过多次调试和修改后, 安全无故障运行历时4个月,为同步辐射提供两条X光束线,保证了用户顺利地进行实验. 它是第一个投入运行的BEPCⅡ储存环控制系统的一个新系统. 介绍了基于EPICS平台开发的4W1磁铁电源新的控制系统和4W1磁铁 升降流的特点以及控制升降流应用程序的研制.     

ADS注入器Ⅱ超导磁铁电源控制器的设计

针对加速器驱动次临界系统(ADS)注入器Ⅱ对超导磁铁电源系统的要求,设计了一款主要由光纤模块、数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)相关电路组成的高稳定度的超导磁铁电源控制器。提出了一种基于数字电位器(DCP)与现场可编程门阵列(FPGA)所组成的DAC,该DAC可以实现高稳定度的超导磁铁电源的控制,电源电流值通过该DAC给定,其电压给定输出稳定度优于2×10-5,完全满足超导磁铁电源系统5×10-5量级的稳定度要求。最后给出了系统的实际测试数据,验证了设计的合理性和使用的可靠性。     

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。     

Control application of a superconducting magnet power supply based on EPICS

The superconducting quadrupole magnets(SCQs)are powered by 16 power supplies in the inter-action region of the BEPC Ⅱ.The control application of these power supplies must be interlocked with the quench protection system to protect the superconducting magnet and relevant devices.This paper describes the development procedures of this control application using EPICS and the operating result with the quench protection system on-site.     

先进超导导体测试装置设计分析

针对聚变工程大型超导导体样品在高场下的性能测试需求,设计了内径0.6m、磁场13T的背景磁体系统。磁体系统由6层12个分离式超导线圈组成,线圈采用常规的螺线管结构,由外至内分别使用NbTi、Nb₃Sn和YBCO三种超导材料绕制而成;在直径500mm的测试区域范围内产生最高达13.22T的背景磁场,均匀性不低于95%。介绍了磁体线圈主要设计参数,用有限元软件完成电磁、结构分析。结果表明,设计合理可靠,能够满足导体测试装置的需求。     

Design of a conduction-cooled 4 T superconducting racetrack for a multi-field coupling measurement system

A conduction-cooled superconducting magnet producing a transverse field of 4 T has been designed for a new generation multi-field coupling measurement system,which will be used to study the mechanical behavior of superconducting samples at cryogenic temperatures and intense magnetic fields.A compact cryostat with a two-stage GM cryocooler is designed and manufactured for the superconducting magnet.The magnet is composed of a pair of flat racetrack coils wound by NbTi/Cu superconducting composite wires,a copper and stainless steel combinational former and two Bi_2Sr_2CaCu_2O_v superconducting current leads.The two coils are connected in series and can be powered with a single power supply.In order to support the high stress and attain uniform thermal distribution in the superconducting magnet,a detailed finite element(FE) analysis has been performed.The results indicate that in the operating status the designed magnet system can sufficiently bear the electromagnetic forces and has a uniform temperature distribution.     

CRAFT超导磁体电源换流变压器短路阻抗设计

聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）超导磁体电源兼具大电流稳态运行、高功率脉冲运行和瞬态故障抑制能力的需求。换流变压器的短路阻抗与超导磁体电源的特性密切相关。为了优化超导磁体电源的性能,基于交直流系统的参数和换流变压器的等效电路模型,研究了换流变压器短路阻抗与超导磁体电源的输出电压、谐波电流、短路故障电流和无功损耗的关系。短路阻抗越小,超导磁体电源的额定输出电压越高,无功损耗越小,这些特性对CRAFT超导磁体电源的性能有利,但是短路故障电流和谐波电流增加,影响电源的短路故障抑制能力和谐波特性。在CRAFT超导磁体电源换流变压器短路阻抗设计时,首先短路阻抗必须满足直流电源的额定输出电压和故障电流抑制能力,其次,由于CRAFT超导磁体电源是多相变流器,仅产生高次特征谐波电流,含量少便于抑制,因而尽量选择较小的短路阻抗。     

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。