制冷机冷却型超导磁体杜瓦的研制

介绍了带制冷机冷却的超导磁体系统杜瓦的设计、制作及实验结果分析。杜瓦采用 4 0 K、10 K双制冷屏结构 ,其室温磁场孔径为 75 mm,长 4 15 m m。试验结果为 :液氦蒸发率为 0 .6 9升 /天 (在 2 0天连续试验期内 ) ,优于合同规定的指标 (2 .4升 /天 )。双制冷屏由一台双级 G- M制冷机冷却 ,工作时一级冷屏温度为 35 K,二级冷屏温度为 7.0 K。磁体系统的磁场强度为 3T,满足了用户的使用要求     

结构材料对传导冷却超导磁体励磁稳定性影响

针对NbTi线材绕制的7 T无液氦传导冷却低温超导磁体,利用有限元方法对励磁过程中超导磁体结构材料内部的涡流损耗进行计算;对比不同材料的低温比热容、热导率和电阻率,利用有限元软件对不同结构材料超导磁体励磁过程进行仿真,得到磁体内部的涡流和温度分布以及不同励磁速度对超导绕组温升的影响。结果表明,磁体最大允许励磁速度与结构材料的低温电阻率呈正相关,超导绕组的最高温度随励磁速度线性变化。     

制冷机直接冷却式小型超导磁体测试装置研制

成功研制了一套制冷机直接冷却式小型超导磁体测试装置,该测试装置特点为:G-M制冷机直接冷却超导磁体;便于拆装的机械结构;设计电流500A;常导电流引线采用无氧铜与黄铜的组合设计结构;实时采集记录温度、电阻、电流电压等数据;人性化的上位机用户操作界面。对比国内外同类装置,测试装置性能达到国际领先水平。     

制冷机冷却型超导磁体系统用电流源保护控制系统的实现

随着超导技术和制冷技术的相互促进和共同发展 ,制冷机直接冷却的超导磁体系统已从概念设计走向实际应用。电流源保护控制系统是超导磁体系统的重要组成部分 ,其主要作用是为超导磁体系统提供稳定电流并实现可靠的保护控制。文中首先分析了制冷机冷却型超导磁体系统用电流源的工作过程及其特殊的控制和保护要求 ,然后设计了一个以单片机为核心的自动保护控制系统。     

磁场对传导冷却超导磁体系统制冷机的影响

用于传导冷却超导磁体系统的GM制冷机处于强磁场环境中,由于二级蓄冷器的填充材料其性能随外部磁场大小而变化;而且冷头电机本身是永磁电机,电机性能受磁场影响更明显.因此,为了不影响制冷机的性能,需要详细地分析制冷机附近的磁场分布,将制冷机布置在低场区域;但是,高场磁体系统本身磁场强度高、温度裕度低,为了降低磁体运行时的热点温度,不可能将制冷机布置在距离磁体较远的区域,这时就需要对制冷机采取屏蔽措施.本文以正在建造的8T传导冷却超导磁体系统为例,研究了磁场对制冷机位置的影响,并分析了铁磁屏蔽对制冷机附近磁场的屏蔽效果.     

制冷机冷却型小型超导强磁场系统的研制

介绍了一套制冷机冷却型小型超导强磁场系统。超导磁体线圈用铌钛超导线绕制,室温孔直径为75mm,磁场中心Φ25mm×250mm区域内最高场强达到3.64T,磁场不均匀性小于3%。在2.62T场强下连续闭环运行了20天,电流衰减率近似为零。采用4K级低温制冷机冷却防辐射冷屏,液氦蒸发率小于0.03升/小时,系统一次可注入液氦50升,补液周期大于60天。     

三线圈超导磁体在脉冲电流下的动力稳定性分析

对于聚变反应堆中超导载流磁体在稳态电流基础上受到脉冲电流影响时的动力稳定性给出了定量分析方法。结合其超导载流磁体的实验结构,给出了超导磁体在不同稳态工作电流（即低于稳态的磁弹性人稳临界电流）作用下受到矩形脉冲电流作用 磁弹性动力响应的数值模拟结果。在此基础上,给出了关于稳态工作电流、脉冲电流强度和脉冲持续时间等参数的磁弹性动力稳定性参数范围。     

基于事故树方法的制冷机冷却超导磁体失超分析

制冷机冷却的超导磁体具有结构紧凑、运行方便和安全性好等优点,但是超导磁体失超是绝对的,完全避免失超的发生是不可能的。采用事故树分析法对超导磁体失超进行分析。建立以"超导磁体失超"作为顶上事件。从超导磁体"整理力学不稳定"、"低温环境不稳定"、"失超安全保护不当"和"人为因素"四个方面为中间事件进行分析找出相应的基本事件。通过定性定量分析找出引起失超的原因,依据优先解决主要矛盾为原则提出科学合理有效的安全对策、措施、建议。     

脉管制冷用于低温超导磁体冷却的可行性分析

采用制冷机直接冷却的低温超导磁体系统与传统液氮冷却方式相比，具有轻便紧凑、运行简单、维护方便、可长时间连续运行等优点；而脉管制冷由于冷端无运动部件，与传统的G-M制冷机相比，具有结构简单、运行可靠、振动小等优点．本文结合我们在液氮温区脉管制冷方面的技术，从漏热和经济性两方面探讨了将脉管制冷直接用于冷却一个5特斯拉NbTi低温超导磁体的可行性，为后期系统的搭建奠定基础．     

高温超导磁体临界电流影响因素的研究

临界电流值是描述Bi2223高温超导带材性能的一个基本参数,在一定的温度条件下,Bi2223高温超导带材的临界电流是带材所在位置磁场大小和磁场方向的函数,其短样的临界电流值可以通过四引线法测量,单根超导带材的自场很小,磁场对临界电流的影响可以忽略.高温超导磁体的临界电流被定义成引发该磁体失超的最小电流,高温超导磁体的自场比单根超导带材的自场要大得多,磁体各个位置的磁场大小和方向各不相同,很难用理论的方法准确计算磁体的临界电流.对于高温超导磁体而言,除了磁场的影响因素以外,绕制磁体所用的超导带材自身的均匀性也是影响其临界电流的一个重要因素.本文对这两个因素进行探讨,并着重讨论高温超导带材自身的均匀性对临界电流大小的影响,本文的结论可以为高温超导磁体的设计、磁体绕制时带材的选择、磁体运行时安全工作电流的确定提供帮助.     

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.     

超导磁体感应电流及其对电磁弹性动力稳定性的影响

分析了托卡马克装置中超导载流线圈磁体的电磁弹性动力学稳定性，运用超导线圈的磁通俘获理论导出了超导磁体中感应电流的表达式。基于Biot-Savart定律、Lorenz定律以及曲梁弯曲理论，建立了反映超导载流线圈在强磁场中运动所产生感应电流影响的电磁弹性力学模型。通过三线圈超导磁体数值分析发现：受稳态电流作用时，线圈振动产生的感应电流很小，对电磁弹性力学的性能影响并不明显；但当超导磁体受到脉冲电流作用时，感应电流对超导磁体的动力稳定性具有明显的影响，使稳定参数区域变小。     

MRI、NMR低温超导磁体失超保护综述

用超导磁体制造NMR、MRI等核磁共振设备越来越普遍,超导磁体的失超保护在磁体设计中是一个很关键的问题.本文从失超保护方式,保护电路设计、加速失超方法等三个方面总结了如何为一个超导磁体尤其是核磁共振用超导磁体设计失超保护方案,指出了一些常见的问题的解决办法,最后还介绍并比较了一些常用失超模拟软件,以期为相关科研人员提供有价值的参考.     

6T NbTi传导冷却超导磁体系统杜瓦容器的研制

成功研制了6T NbTi 传导冷却超导磁体系统,制冷机为二级GM-制冷机.磁体冷却到4K需用74小时左右.目前磁体系统已分别完成了115A(6T),45小时和95A,264小时的无间断运行实验.该磁体所用杜瓦容器外径为742mm,高为558mm,室温孔径为100mm.磁体系统可在支架上以0度,45度,90度旋转.     

EAST超导托卡马克装置中的大型超导磁体技术

随着大型超导核聚变装置、超导储能装置、超导强磁场装置及高能超导加速器技术参数的不断提高，大型超导磁体的应用也在加速发展中．大型超导磁体的场强较高、储能较大，对导体的结构、磁体结构、绝缘结构、制造工艺等要求与通常小型超导磁体有很大的不同．本文旨在对国家重大科学工程项目“EAST（HT-7U）超导托卡马克核聚变实验装置”的大型超导磁体关键技术作一介绍．     

新型桥路型高温超导故障限流器的仿真研究

研究应用于三相电力系统中新型桥路型高温超导故障限流器.正常工作情况,在电桥上引入直流偏置电流,不出现限流现象.在短路故障情况,整流桥中的直流偏流影响限流效果,将二极管和偏压电源从限流器中退出运行,超导线圈的电感能限制故障电流峰值和稳态值,利用限流电阻与超导线圈串联限流,进一步提高其限流能力.分析了限流器的工作原理和限流特性.仿真结果表明,该限流器有很好的限流和重合闸能力,能显著减少暂态及稳态的故障电流,有效提高系统动态稳定性和电网电能质量.     

电压补偿型高温超导限流-储能系统仿真及实验研究

电压补偿型高温超导限流-储能系统是一种新型的超导电力装置，它具有暂态时限制短路电流、稳态时储存能量同时补偿电压不平衡和改善系统谐波的功能．本文介绍了电压补偿型高温超导限流—储能系统的原理和拓扑结构，利用MatLab仿真工具对其改善电力系统电能质量的功能进行了仿真，并通过DSP芯片TMS240实现了该功能的实验研究，验证了仿真结果的可行性．