FAIR项目super-FRS超导磁体结构分析

国际反质子与离子大科学工程项目中的超导super-FRS磁体包含2个超导线圈,最大磁场为1.6 T,这样大的磁场必然产生很大的电磁力。为了保证磁体运行时的机械稳定性,对项目中的超导super-FRS磁体进行了有限元结构的3维分析。结构分析中采用了ADINA和TOSCA两个有限元软件。ADINA软件主要用于结构中的应力应变计算,而TOSCA软件则主要用于电磁场的磁场强度和电磁力的计算。分析的结果显示super-FRS磁体采用铁芯及线圈盒长边中部加固结构时,其最大形变约0.19 mm,最大有效应力出现在长边中部的很小区域,约为92 MPa。由于线圈盒由316LN不锈钢制成,该结构是合理的。     

80 MVA脉冲机组超同步调速装置控制技术仿真

介绍了中国环流器二号A(HL-2A)装置80 MVA脉冲发电机组超同步调速装置的基本组成,其模拟控制系统需要数字化改造。基于异步电动机转子交交变频电路,以矢量控制算法为核心,结合电压前馈和断续补偿等理论,对超同步调速装置的控制技术进行了理论分析,并建立了PSIM仿真模型,仿真结果显示,该控制算法能很好实现对机组转速、拖动电机转子电流频率和幅值的有效控制,实现机组超同步调速,为机组超同步调速装置控制系统的数字化改造提供了重要参考。     

上海光源500MHz超导腔水平测试

上海光源是能量为3.5 GeV的第三代先进中能同步辐射光源,其储存环上安装了三台超导高频腔补偿电子因同步辐射等原因丢失的能量。为保障上海光源的长期稳定高效运行,中国科学院上海应用物理研究所和上海市低温超导高频腔技术重点实验室共同研制了具备低高次模损失参数和可承受更高入射功率的新型500 MHz超导腔,作为上海光源在线运行超导高频腔的备用腔。超导铌腔经低温垂直测试达到所需加速性能后,需要与高功率输入耦合器、高次模吸收器、低温恒温器等集成并完成水平测试,获得超导腔模组的加速性能、低温性能和真空性能。介绍了超导腔备用腔的研制、集成和测试过程,采用文丘里(Venturi)校准法获得模组的静态功耗反应模组的低温性能,并通过高功率测试获得了超导腔备用腔模组的加速性能。测试结果表明：自主研制的500 MHz超导腔备用腔满足上海光源的工作需求,在超导腔的加速腔压为2.0 MV时,无载品质因数为1.2×10⁹ @4.2 K,且低温模组的静态热损耗为36.1 W。     

美国连续束电子加速器的能量升级到12GeV的科学与实验设备

驱动美国托马斯杰斐逊国家加速器装置(Thomas Jefferson National Accelerator Facility,简称JLab)的能量升级到12GeV的科学是研究胶子激发和色禁闭的起因,研究原子核的构件核子是如何由夸克和胶子构成的,研究原子核的结构及寻找新物理等的一门科学.实验设备是12GeV的加速器、各种超导磁谱仪及极化靶等.在能量为12GeV的加速器中,将采用深度遍举过程和极化实验.     

超导电力技术新进展及其未来发展的思考

近年来高温超导材料研究取得很大进展,它在电力领域的应用研究已受到广泛关注,一些示范样机,诸如高温超导输电电缆、变压器、故障电流限制器、电机和储能装置已经研制成功并投入示范性试验.超导技术是21世纪具有战略经济意义的高新技术,文章将介绍高温超导电力应用研究的新进展及其未来发展的思考.     

Generating Squeezed States in Solid State Circuits

We propose a scheme for generating squeezed states in solid state circuits which consist a superconducting transmission line resonator （STLR）, a superconducting Cooper-pair box （CPB） and a nanoelectromechanical resonator （NMR）. The nonlinear interaction between the STLR and the CPB can be implemented by setting the external biased flux of the CPB at some certain points. The interaction Hamiltonian between the STLR and the NMR is derived by performing Fr ohlich transformation on tile total Hamiltonian of tile combined system. Just by adiabatically keeping the CPB at the ground state, we get the standard parametric down-conversion Hamiltonian, and the squeezed states of the STLR can be easily generated, which is similar to the three-wave mixing in quantum optics.     

超导加速器CW模式的高阶模初步分析

超导加速器由于具有极高的Q值,因此表现出较强的腔束相互作用,尤其是在以CW模式运行下,严重时会产生束流崩溃(BBU)效应。德国TESLA式的9-cell超导串腔在束流负载为1 mA,束团重复频率为81.25 MHz情况下,对其高阶模的产生及相应的功率水平进行了分析。结果表明：对于该腔的主要高阶模,谐振偏差值在π/4以上,束流没有发生谐振,高阶模功率在mW量级。     

开闭裂纹转子的弯扭耦合振动研究

以水平放置的Jeffcott裂纹转子为研究对象,建立了开闭裂纹转子弯扭耦合振动的非线性运动微分方程,并用数值方法分析了纯弯曲振动与弯扭耦合振动情况下转子的动力响应.结果表明:弯扭耦合振动是由转子质量的偏心和转子自重的共同作用而产生的,当质量偏心很小时可以不考虑扭转振动的影响.当偏心较大时,扭转对弯曲振动的影响主要体现在高转速部分,且由于裂纹开闭的作用,使扭转的耦合作用存在一个范围.随裂纹深度的增加,扭振影响的转速下限就会越低,但当裂纹较深、转速较快时,扭转对弯曲振动在作用范围内有明显的影响,使频谱图和轴心轨迹都发生较大的变化,且对转速的变化极为敏感.因此在故障诊断时必须对扭转的耦合作用高度重视.     

不平衡量对非线性多转子系统动力特性的影响

用近代非线性动力学理论分析了弹性支承有间隙和摩擦的非线性刚性多转子系统的复杂运动.建立了支座有间隙和有摩擦的弹性支承的力学模型.导出了这类多转子系统的运动微分方程组.用数值方法得到系统在某些参数区域内的轴心轨迹图,Poincare映射图和分岔图等.以转子不平衡量为控制参数讨论了进出混沌区的不同路径和系统各种形式的拟周期,倍周期和混沌运动.分析结果为定性地改善转子系统的稳定运行状态提供了理论依据.     

超导技术在未来电网中的应用

大力发展可再生能源并实现清洁能源变革,是当今能源领域的大趋势。随着可再生能源越来越多地接入电网,将对直流输电和大规模储能技术提出愈加迫切的需求。在此背景下,超导直流输电技术、超导直流限流器以及基于超导电性的电力储能技术等具有潜在的应用前景。文章较为系统地介绍上述直流超导电力装置的原理、优势以及近些年国内外的进展等。