大型CICC超导磁体的超导接头研制

国家大科学工程"稳态强磁场装置"混合磁体的外超导磁体采用了管内电缆导体(CICC)方案,CICC超导接头就成为建设强磁场装置的关键技术之一.针对混合磁体的结构和工作模式,我们设计了两种新型结构、满足不同连接需要的CICC导体超导接头,并对研制的超导接头样品在4.2K低温下进行了性能测试,其各项性能满足了稳态强磁场混合磁体外超导磁体的工作要求.本文将主要介绍该超导接头的设计方案以及整个研制过程.     

三组元超导复合线绕磁体的快速励磁特性

采用强迫励磁和在额定电流下突然合闸两种励磁方式,研究了国产Nb-Ti-Cu-Cu-Ni三组元超导复合线绕磁体的快速励磁特性.得到了在临界电流不发生明显退化时的最大励磁速率.提出了改善材料稳定性的建议.     

超导磁镜装置的29cm内径超导磁体的研制

本文介绍了超导磁镜装置的29cm内径超导磁体的材料、结构和检验结果.     

超导磁体用大功率交流恒流源研制

基于测量超导磁体交流损耗的需求,研制了一台200kVA交流恒流源,该交流恒流源采用AC/DC/AC结构,整流侧采用基于同步旋转坐标系下的电压电流双闭环控制策略,逆变侧采用电流幅值反馈的正弦脉宽调制控制策略,采用DSP TMS320-F2812为控制器进行了完整的控制系统设计。实验结果表明,系统具有较好的性能。     

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。     

超导电感电力储能——用超导磁体调节电网高峰负荷

本文对超导电感电力储能——即用超导磁体所储存的能量来调节电网的高峰负荷进行了分析,说明电网从经济性与可靠性来考虑,都需要储能装置.     

4.5 T量子计算用超导磁体系统研制

针对超导量子计算系统所需要的背景磁场环境,研制了一套中心场强4.5 T,中心孔径60 mm的超导磁体系统。该磁体系统采用密绕的NbTi线圈来提供磁场,并由稀释制冷机实现低温环境。对磁体线圈和骨架进行了应力校核,验证了结构的稳定性与可靠性。此外还介绍了磁体制造的工艺流程,并通过实验验证了磁体的性能,表明了该磁体系统的磁场强度和磁场均匀性满足用户要求。     

超导磁体用金属液氦广口杜瓦的研制

文中较详细地介绍了超导磁体用金属液氦广口杜瓦的结构、制作工艺、绝热计算。该杜瓦外径Φ40 0 ,总高 2 5 0 0 ,内胆Φ 3 0 5 ,深 1 80 0 ;绝热方式采用多屏多层超级绝热结构 ,液氦日蒸发量 7.5升。     

高能加速器脉冲磁体用超导扁平电缆

一、 自从超导材料发展到有可能大规模应用以来,高能加速器采用超导技术即成为必然的发展方向,而脉冲超导材料是制作加速器主环超导磁体的关键性基础材料.英国卢瑟福高能实验室(RHEL)和美国费米国家加速器实验室(FNAL)相继在脉冲超导电缆与磁体等方面开展了系统的研究工作.FNAL目前已进入生产磁体阶段,并正在安装加速器的一个完整的扇区. 我们采用NbTi合金微芯直径～6μm的NbTi/Cu/CuNi三组元超导股线,研制成功了填充因子达90％,可用于质子同步加速器主环磁体的脉冲超导电缆材料.     

超导重力仪用液氦恒温器研制

介绍了一套超导重力仪用液氦恒温器,包括技术指标要求、总体结构、关键技术、试验步骤及结果.恒温器液氦消耗量为0.8L/h,真空腔体内部温度稳定度为±5mK,低温下真空腔体真空度优于5×10-4pa,各参数均优于技术指标要求,完全满足超导重力仪工作环境要求.表明该设计方案是合理的,试验流程是正确的.     

快脉冲超导磁体用NbTi超导线材的制备研究

本研究以Cu10Ni合金作为基体材料,采用组装法制备了铜比1.8,Φ0.7 mm的快脉冲超导磁体用NbTi超导线材.研究了Cu10Ni合金、时效次数和最终应变、去应力退火对快脉冲超导磁体用NbTi/Cu超导线微观组织和临界电流密度的影响.实验结果表明:采用Cu10Ni合金作为基体,时效3次且最终应变在3.5-5.0之间时,线材最终应变增大,临界电流密度呈先增大而后降低,最终趋于稳定的变化规律;最终应变为4.37时,随着热处理次数的增加,临界电流密度呈先增大而后降低的趋势,断线次数也随之明显增多.损耗的测试结果表明:采用Cu10Ni合金为基体制备的超导线材的损耗要明显小于无氧铜基体的超导线材.经过3次时效热处理且最终应变为4.37时,Cu10Ni合金为基体制备的超导线材其临界电流密度最高为2308A/mm~2(4.2K,5T,判据0.1μV/cm),损耗为40.8mJ/cm~3,(±3T,4.2K).     

超导磁体保护装置的研制经验

本文介绍了我们研制的保护装置,阐述了(当磁体失超和通过线性电阻放电时),对开关的要求,进行了移能效率的计算和测量.给出了用不同截面导体绕成的超导磁体的一种保护方法.     

多芯超导复合线母材比的计算

对于一般热挤压复合工艺制备的多芯超导复合线给出了计算单一母材和多元母材复合线母材比的通用公式,并就实际Cu-NbTi二组元和Cu-CuNi-NbTi三组元共五种多芯超导复合线作了举例计算.总母材比的计算值与称重法的测量值相比,相对误差均在5％之内,最优误差小于1％.     

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。     

NbTi-Cu二组元、NbTi-Cu-CuNi三组元超导磁体交流损耗实验比较

我们用电子积分技术测量磁滞迴线的方法,分别测试了NbTi-Cu二组元和NbTi-Cu-CuNi三组元复合线磁体的交流损耗.本文报告了实验结果并把这些结果作了定性的比较.通过比较可以看出:在我们实验范围内,(1)NbTi-Cu二组元复合线磁体的损耗正比于磁体的磁场峰值和励磁速度.(2)NbTi-Cu-CuNi三组元复合线磁体的损耗正比于磁场峰值,但随励磁速度增加而下降.     

脉冲线积分场测量系统的研制

介绍了脉冲线测量插入件磁场一二次积分的原理和测量装置的组成,分析了重力、噪声和反射波等因素对测量精度的影响,并采用对称安装金属线、夜间测量、油滴吸收反射波等方法减小了这些因素对测量的影响。脉冲线测量系统的测量结果与霍尔点测法相比符合得较好。利用该装置对实验室即将投入应用的电磁型圆极化波荡器进行了测量,验证了校正线圈和主线圈电流之间的关系。     

基于超导磁体和电力电子的新型桥路超导限流器

基于超导磁体和电力电子技术，提出了一种新型的超导限流器．它具有响应速度和恢复速度快的优点，且能够有效地降低运行损耗、提高短路电流缩减率．这种新型超导限流器可能是实用化超导限流器的发展方向之一．本文介绍了这种新型超导限流器的原理试验结果，并介绍了10．5kV/1．5kA三相高温超导限流器并网示范样机的阶段进展．     

基于超导磁体和电力电子的新型桥路超导限流器

基于超导磁体和电力电子技术,提出了一种新型的超导限流器.它具有响应速度和恢复速度快的优点,且能够有效地降低运行损耗、提高短路电流缩减率.这种新型超导限流器可能是实用化超导限流器的发展方向之一.本文介绍了这种新型超导限流器的原理试验结果,并介绍了10.5kV/1.5kA三相高温超导限流器并网示范样机的阶段进展.     

7.22特脉冲NbTi超导磁体的实验研究

本文叙述一个直流中心场7.22特,最高场7.94特,脉冲工作峰值场6.99特,为直流临界磁场的96.6％的脉冲NbTi超导磁体的实验研究。     

铜镍-铜基多芯铌钛超导复合线及其绞缆扁带的研制

本文报道了用于高能加速器脉冲磁体的铜镍-铜基多芯铌钛超导复合线及其绞缆扁带.简略地叙述了制造工艺,给出了绞缆扁带的J_c-H特性曲线,对扁带绞缆前后股线性能的变化进行了比较和讨论.