超导及其在电力技术中的应用

一.什么叫超导导体的电阻随温度下降而不断减小,当温度降至一定值(称为临界温度T_c)以下时,导体的电阻突然消失为零。这种现象就叫做超导现象。具有这种性质的材料称为超导体,目前已知的超导体有锡、铅等27种金属元素和许多合金及化合物。     

超导整流器

1.前言液N_2温区高温超导体自从1987年问世,最近几年来得到突破性地发展,块超导体临界电流密度大幅度提高。Bi系2212(Bi_2Sr_2CaCuO_x)带在77K的液N_2温度和1T磁场下,临界电流密度J_c已到11000A/cm~2。在实验室,20K和20T的条件下,J_c可达15000A/cm~2。Y系123(YBa_2Cu_3O_(7-δ))试样在77K和5T条件下,可输运15000A/cm~2的电流密度。它的J_c-B特性曲线明确显示,在10T条件下,试样仍具有理想的临界电流密度。1991年经过更深入的研究使Bi系超导材料在4.2K,30T的条件下J_c达到2.2×10~5A/cm~2。Y系超导材料在4.2K,40T的条件下,J_c达到1×10~5A/cm~2。31K,35T的条件     

11T NbTi-Nb_3Sn超导磁体

一、引言为了发展高场磁体技术,1983年初,我们接受了中国科学院关于研制中心场为11T的高场磁体的攻关项目。于1985年底,研制出内孔径8cm的NbTi—Nb_3Sn组合磁体,经实验中心场达11.4T,贮能263KJ。其中,NbTi磁体口径167mm,提供了7T磁场,Nb_3Sn磁     

超导线绝缘的选择和试用经验

前言某些材料在低温下的电阻率等于零,称为超导材料。在六十年代中制成了铌锆(NbZr)、铌钛(NbTi)和铌三锡(Nb_3Sn)等实用超导线以后,超导应用的研究得到很快地发展。现在超导装置已应用于磁流体发电装置核聚变实验、高能物理实验,超导电机和磁浮列车等方面。我国冶金部门已经研制成功多种规格的超导线,有几种超导线、如铌钛多丝扭绞复合超导线的性能达到或接近世界     

超导材料的焊接方法及研究方向

超导材料的连接,是超导技术应用中的一个重要问题。导体接头的设计、制造,对于磁体系统的性能和成本有很大的影响。接头的位置、尺寸大小和强度,是磁体设计的一部分。各种类型超导磁体,对焊接接头的主要性能要求为;     

加速器二极磁体的应力和磁场分析

在本论文中,我们发展了磁机械耦合的ANSYS分析方法,使用有限元方法研究了加速器二极磁体的应力特性,通过数值模拟,我们研究了超导加速器磁体在磁体装配,冷却和运行磁场为2T时的应力。研究的结果将用于评估超导加速器磁体在建造和运行时的应力控制。     

超导材料展望(提纲)

一、历史的回顾1.1911年发现汞的超导现象,其在4.2 K电阻为零(即超导临界温度Tc4.2K)以后,至1986年4月前超导体中Tc最高的为铌锗薄膜,Tc 23.2K;科学家们虽然不断作着巨大的努力,但Tc平均每年约仅提高0.3K。2.超导体由于具有零电阻现象(直流电阻为零);抗磁性(迈斯纳效应);约瑟夫逊效应(由薄绝缘层隔开的两块超导体间弱电流的无电阻通过等特异现象)。因之超导技术在磁体(高能加速器,     

管内电缆导体绞缆序列比对耦合损耗作用的优化计算

建造中的国际热核试验堆以及国内准备建设的聚变工程实验堆上的管内电缆导体(cable-in-conduit conductor,CICC),将运行在快速励磁的大电流复杂磁场中,这使得中心螺线管线圈(central solenoid,CS)上的CICC导体会受到约12 T磁场的冲击。因此,现有的CICC已采用铌三锡(Nb3Sn)导体,Nb3Sn导体应变敏感性不仅导致电缆临界性能的退化,而且导体中各级绞缆扭距序列对耦合损耗影响很大。为此,对目前ITER项目建议的CS磁体上多种导体的绞缆结构,开展了不同扭距序列对耦合损耗作用的探索。研究分析显示:扭距长度不是决定多级绞缆CICC导体耦合损耗数量大小的唯一因素;当导体中各级绞缆的扭距序列比接近1时,耦合损耗会极大减小。测试数据与数值模拟结果对比分析表明:通过合理选择扭距序列比可以优化计算CICC导体的耦合损耗。     

Nd—Fe—B模顿锻与各向异性粘结磁体

检验了Nd-Fe-B模顿锻磁体的热加工条件.从磁体在热加工温度和模顿锻初始阶段应力-应变曲线来看,Nd_(14)Fe_(80)B_6三元结构具有良好的可加工特性(模顿锻).压缩比(规定为高度减少量的倒数)大于4时才能获得取向材料,c轴沿压应力方向取向;但在模顿锻过程中晶粒会长大.在研究过的几种添加元素中,Ga是提高矫顽力而剩磁下降较少,热加工性能保持不下降的最好添加剂.Nd_(14)Fe_(79·25)B_6 Ga_(0·25);模顿锻磁体的典型磁参数为:B_r=12.4kG,H_(CJ)=19kOe,(BH)_(max)=36MGOe.磁体经160℃高温暴露后,不可逆下降10%(P_c=2).碾碎模顿锻磁体制得磁粉的H_(CJ),几乎与颗粒尺寸无关.磨成数百μ的粉末后,H_(CJ)大约下降2kOe.用这种粉料研制出了各向异性粘结磁体.添Ga的注射成型和压缩成型磁体.其最佳能积分别为10和15MGOe.经120℃高温暴露后的不可逆下降小于5%(P_c=2),这对于高分子粘结磁体来说,已掉有足够的热稳定性.     

CFETR极向场磁体CICC导体稳定性与交流损耗分析

中国聚变工程实验堆(CFETR)是超导托卡马克装置,其极向场(PF)磁体对控制等离子体位置形状起重要作用。PF系统能否稳定运行主要取决于管内电缆导体(CICC)的稳定性。为确保PF系统稳定运行,应用数值模拟计算程序Gandalf对CFETR PF磁体CICC进行了稳定性分析,给出了机械和电磁扰动下其稳定性裕度、最小失超能量、温度裕度的计算结果以及分流温度随工作电流和磁场强度变化的规律和失超特性。此外,交流损耗为影响导体稳定性的重要因素,对导体交流损耗进行了计算,并研究了其对导体稳定性的影响。分析结果表明CFETR极向场磁体的导体目前的设计能够充分满足安全裕度的要求。     

当今世界超导导线的发展情况

世界上已采用的超导材料有铌钛(NbTi),铌锡(Nb_3Sn),钒镓(V_3Ga)等,但大部分超导导线采用铌钛合金,导线为绞线,所含铌钛丝的数量根据需要从几十到几十万根,其直径从0.5微米到几十微米;导线截面一般为0.01-10mm~2,铌钛丝的复盖层基质通常为铜、铜镍。生产时将复盖铜和铜镍的铌钛棒坯料经挤压拔细,再经热处理,绞合成型,制成     

我国低温系列超导电缆的应用

低温系列超导电缆是超导磁体系统的重要组成部分,其超导磁体线圈均采用CICC(Cable-In-Conduit Conductors管装电缆导体)或卢瑟福电缆等绕制而成。目前,ITER(International Thermo nuclear Experimental Reactor)装置、强磁场、加速器等大科学装置所采用的超导电缆都使用Nb Ti和Nb3Sn低温超导材料。我国通过自主研发,已掌握了低温系列超导电缆的关键技术。讨论了超导电缆的基本绞制参数,介绍了低温超导电缆的种类以及低温超导电缆的国内发展状况与应用。     

高温超导通信电缆

<正> 超导体内的物理过程许多金属在接近绝对零度(-273℃)时,具有超导特性,只要在超低温条件下,则导体电阻便有可能低于10~(-23)Ω.cm,即电阻比20℃时低10~(14)。     

铝稳定的制冷机冷却的超导磁体稳定性分析

铝稳定超导体在高能物理加速器探测磁体和超导储能中应用广泛.铝稳定超导体有很多优点,如铝的剩余电阻率比值高,重量轻,特别是在低温下热导高,使得用这种导体建造的超导磁体稳定性和温度均匀性得到提高.本文通过数值计算仿真了铝稳定的制冷机冷却的超导磁体的稳定性,并与在液氦浸泡方式的结果进行了比较.对这种超导磁体在设计和运行方面,提出了措施和建议.     

高温超导电缆发展的概况

本文首先讨论了超导体的基本概念、性能和种类 ,介绍了超导材料研究的进展情况、超导电缆的设计方案、结构和特性参数 ,并与普通电缆作了比较。文章最后报道了高温超导线材和导体的结构和特性参数     

金属粘结Sm_2Fe_(17)N_(3-δ)磁体

Sm_2Fe_(17)N_(3-δ)是一种很有希望的永磁材料,但它在温度超过650℃时产生的歧化现象限制了其加工温度的提高。本文研究了加入低熔点软金属如 Zn、Bi、Sn、Al 等以便烧结制备微米级 Sm_2Fe_(17)N_(3-δ)粉末,其中以加入 Zn 后的效果为最好,所制磁体的矫顽力为0.6T,最大磁能积为84KJ/m~3(10.5MGOe),磁体形成的第二相为 Zn_7Fe_3。     

高温超导技术在高压开关、电力变压器和电缆上的应用

1超导技术的历史回顾 1911年,科技人员发现了低温超导体(LTS)。它相比普通的金属导体,具有大容量低电阻的特点。但是要将这种材料冷却到接近0°K的极低温度并非易事。这种冷却费用使低温超导体技术上的优势未能被重视。此后的几十年,超导技术一直被锁在实验室内,作为珍奇之物。只是到了80年代,LTS首次作为商品使用才获得推广,那就是医用磁共振成像装置。     

Nb薄膜超导量子干涉器件及其应用

1、前言所谓超导状态是在超低温条件下,电子两个两个成对地在电阻为零的导体内移动的现象。在两个超导体之间即使加上一层薄的绝缘层,或者在一个超导体中间形成一个狭窄的收缩区,它们之间也有超导电流流通。在它们上面一加上电压就有交流电流产生,这种现象叫做约瑟夫逊效应。约瑟夫逊结以磁通量子为单位(2.07×10~(-16)Wb)对磁通产生响应。超导量子干涉计—SQUID(Superconducting Quantum Interference Devices)经常被作为高灵敏变磁传感器使用。我国从1970年     

HT-7U管内电缆导体稳定性的仿真与实验研究

管内电缆导体(cable-in-conduit conductor, CICC)是目前大型超导磁体的首选导体,它在大型超导核聚变实验装置及超导储能磁体中的应用具有不可比拟的优越性。为了减小导体的成本,提出超导股线和铜股线混合在一起的结构,因为增加铜比对导体稳定有利,该文制作了4个带有纯铜股线的管内电缆导体,并应用于HT-7U超导托克马克中。利用一维数学模型(Gandalf)对托克马克实际运行模式下CICC的稳定性进行仿真,研究了CICC的稳定性裕度与质量流速率、磁场、运行电流和铜比之间的关系。同时,将理论结果和实验结果进行比较,得到了样品中分离铜的有效比率。     

超导电的现状与未来

1.前言超导电现象虽然在1911年就由Onnes发现,但是,在工程领域开始进行研究,是在1960年以后,这大部分是由于Matthiar、Kunzler等人的功绩,他们对广泛的物质进行研究,发现了NbZr、Nb_3Sn等具有高临