ITER 10kA高温超导电流引线测试装置低温系统的研究

为ITER CC 10 kA高温超导电流引线服务的低温性能测试装置已研制完成,并成功运行。其低温系统主要由500W/4.5 K氦制冷机,真空杜瓦,低温组件(低温阀门,过冷槽,管道加热器,热防护层),汽化器及低温传输管线等部分组成。本文对真空杜瓦和过冷槽进行设计,并讨论该低温系统的冷却流程方案,最后通过电流引线10 kA稳态实验结果对低温系统的运行效果进行分析,结果表明该低温系统运行稳定,能满足ITER CC电流引线的测试需要。     

50 kA超导变压器杜瓦及高温超导电流引线的设计与优化

CICC超导导体性能测试用50 kA超导变压器由初级线圈和次级线圈组成,初级线圈浸泡在4.2 K液氦低温杜瓦中,次级线圈为CICC导体采用4.2 K/354 637 Pa超临界氦迫流冷却,液氦和超临界氦均由500 W/4.5 K制冷机提供,变压器低温杜瓦的理论液氦蒸发率为1.52 L/h。为减少电流引线漏热,超导变压器采用B i-2223/AgAu高温超导(HTS)二元电流引线,并且在颈管中部设计了一个新型的直接用液氮冷却的热截流装置来截断电流引线高温端的热流;最后对铜电流引线部分进行了尺寸优化计算,得到最佳截面积和直径分别为28 mm2和6 mm。     

ITER 68kA高温超导特大电流引线的冷端漏热

ITER高温超导电流引线载流能力最大要达到68 kA,其试验件于2008年底加工完成并进行了低温试验,在载流能力、接头电阻、漏热和安全性等关键参数上取得了重要进展.讨论了ITER高温超导电流引线超导段冷端(5 K)漏热的理论值计算,并用热导率积分法进行了低温漏热测试,结果表明理论值与试验值基本吻合,试验件冷端漏热满足ITER国际组要求.     

6kA高温超导电流引线研制

6 k A电流引线的运行电流为6 k A,最大电流为8 k A,其换热器段采用液氮冷却设计,运行温区为77 K—室温,高温超导段为传导冷却,运行温区为5—77 K。介绍6 k A电流引线的结构设计、性能分析,以及相关低温实验。实验结果表明,6 k A电流引线的零电流下液氮需求低于0.46 g/s,5 K冷端漏热小于2.5 W,过流能力8 k A。     

液氮传导冷却型高温超导电流引线研制

80 A和200 A液氮传导冷却型高温超导(HTS)电流引线由铜引线段、中间过渡段和高温超导段组成,HTS热端采用液氮传导冷却,HTS冷端采用液氦传导冷却。铜引线段工作在室温到中间温度(~80 K),高温超导段工作温区6—80 K。介绍该传导冷却型电流引线的结构设计和低温性能测试。实验结果表明,中间过渡段温度~78 K,高温超导热端温度77 K;80 A、200 A电流引线液氦下稳态测试电流分别为100 A和250 A。     

稳态混合磁体15kA高温超导电流引线的设计

为了降低运行费用,正在建设中的中国科学院强磁场科学中心稳态混合磁体的电流引线采用高温超导电流引线.依据一种较为精确计算电流引线的方法,从传热学中的特征关联式出发,初步计算出了稳态混合磁体15 kA高温超导电流引线的基本尺寸与漏热.高温超导电流引线的常温段采用板式换热器的结构形式,增大了对流换热面积;超导段的保护体采用不锈钢,降低了对液氦热沉的热负荷.     

制冷机直接冷却高温超导磁体电流引线优化设计

针对制冷机直接冷却高温超导磁体电流引线的传热特性进行理论分析,对其在不同结构模式下进行漏热计算和比较,找到了大通流(kA级)电流引线结构优化设计方法和电流引线漏热与通电电流的关系式.     

直接冷却中高温超导电流引线的传热研究

降低高温超导电流引线向低温环境的漏热,以及实现电流引线与制冷机冷头导热不导电的直接接触冷却,是制冷机直接冷却超导系统走向应用的关键技术之一。本文提出了高温超导电流引线的基本结构,并对进入制冷机一、二级冷头的漏热进行了理论推导和数值模拟计算。     

300kVA高温超导变压器电流引线漏热损耗的测量分析

高温超导变压器是利用高温超导材料替换铜线制作导线圈,用液氨替换变压器油当做超导线圈的冷却介质。相对于传统的变压器和低温超导变压器在性能上具有很大优势。电流引线是高温超导变压器的主要漏热源,其漏热大小能够直接对超导设备运行的稳定性以及经济性造成影响。因此,电流引线的设计和漏热测量对高温超导变压器的生产和使用均具有很大意义,也一直是变压器方面研究的重点。本文主要以300kVA高温超导变压器为例,采用量热法对其不同电流下的漏热损耗进行了简介测量,分析和探讨了电流导线漏热损耗的测量方法和相关因素。     

高温超导交流磁体气冷电流引线的优化设计和实验

通过研究交流超导磁体气冷电流引线两段式模型的优化设计,使得其向低温系统的漏热达到最小,并自行设计热测法实验装置进行了实验研究.结果表明在引线顶端温度为300 K、引线下端温度为77 K、引线传输电流为460 A的情况下,得到最佳引线直径为7.9 mm,与实验值8 mm符合.对交流电流引线的趋肤效应进行了分析和讨论.     

传导冷却电流引线热分析

为研究减小电流引线漏热的优化途径,从基本传热模型出发,对传导冷却电流引线进行了热分析,获得了最小漏热关系式,得到了综合优化参数关系式.通过实例分析提出降低电流引线温度较高端的温度,可以有效减小电流引线漏热.提出当综合优化参数偏离最佳值时,为减小漏热应当尽可能增大而不是减小该值.     

低温真空电流引线热分析

对在两级制冷机传导冷却下由高温超导和铜组成的二元电流引线进行热分析.给出了不同运行电流下,在室温温度(300 K)和制冷机一级冷头温度(77 K)间铜电流引线的温度、热流分布.认为大电流运行下,传导热等于焦耳热的一半时,在二元电流连接点的热流最小.给出了在最小热流下电流引线的尺寸优化方法.     

ITER CC导体接头测试装置设计与研制

根据国际热核实验反应堆(ITER)校正场线圈(CC)导体接头低温电阻的测试要求,设计并研制了一套用于超导导体接头的低温测试装置。该装置主要包括10 kA超导变压器、低温测试杜瓦、磁体失超保护系统和数据采集系统等。超导变压器的初级线圈及次级线圈采用LHe浸泡的方式进行冷却。超导变压器初级线圈电流引线采用常规铜电流引线,为增加铜的传热面积,采用编织铜引线代替铜棒引线。初级线圈外接磁体电源,利用电磁感应原理,在次级回路感应出超导导体接头测试所需的电流。已经成功进行了一次CC导体接头的低温实验,接头电阻的测试结果分别为8.4纳欧姆和9.3纳欧姆。     

超导磁体的气冷电流引线

提出了一种较为精确计算电流引线长横比及由电流引线末端流入低温容器热量的计算方法。在确定了电流引线的长横比之后,一个重要的问题是确定电流引线的截面积,从而进一步由长横比确定电流引线的长度。从传热学中的特征式关联式出发,给出一种电流引线冷却面积的计算方法,并以黄铜为例计算了电流引线的结构尺寸。     

传导冷却珀尔贴电流引线的传热分析

连接超导装置和外部电源的电流引线,是制冷系统的主要漏热源,决定着超导装置的运行效率。为实现漏热的最小化,对珀尔贴电流引线(Peltier current lead,简称PCL)进行了传热分析;引入热电参数的温度特性,建立了PCL的二维模型;采用有限元法对传导冷却下的PCL进行漏热分析与结构优化,得到了电流引线的最优几何参数。分析发现引线室温端的漏热大约为低温端的2倍;忽略热电参数的温度特性将使几何参数偏离最佳值,造成额外的制冷负荷。     

高温工作型红外探测器杜瓦漏热分析与测试

基于高温工作型红外探测器杜瓦组件的发展趋势,对影响杜瓦漏热指标至关重要的传导漏热和辐射漏热作了分析,提出杜瓦设计改进的方法。概括了杜瓦漏热测试的常规方法,并分析其在高工作温度杜瓦漏热测试方面的缺陷。采用真空保护量热法,实现高工作温度型杜瓦组件漏热的可靠测试,推动第三代红外焦平面探测器组件的发展。     

电容电流测试分析与研究

随着我国经济水平的不断提升和电力系统的快速发展,系统电容电流的测试越来越凸显其重要性。本文从对电容电流测试进行简析入手,对电容电流测试分析与研究进行了介绍。     

高温超导磁悬浮测试系统

介绍一种高温超导磁悬浮测试系统,该系统主要包括液氮低温容器,永磁体轨道,数据采集和处理,机械传动和自动控制四部分,采用了能放量高温超导体块材的薄底液氮低温容器（杜瓦容器）,解决了将高温超导体块材置于永久磁体之上的磁悬浮测量问题,能实时检测多块或单块高温超导体块材的各种高温超导磁悬浮性能。     

合肥光源超导波荡器用二元电流引线的设计研究

电流引线作为连接室温电源与低温超导磁体的部件,温度跨越范围大,是低温恒温器的最主要热负荷之一。超导波荡器(SCU)用高温超导电流引线主要采取小型制冷机直接传导冷却的形式,通过对合肥光源超导波荡器(HLS-2 SCU)用400 A高温超导二元电流引线铜段的长度、截面等几何参数进行理论优化,以减小小型低温制冷机的热负荷。考虑室温端热阻以及铜段低温端的温度对最小漏热的影响,得出铜段最佳值参数。通过有限元仿真计算结果进行验证,得出的结果吻合的较好。最终确定了400 A高温超导电流引线的设计参数。