EAST低温系统超临界氦循环泵的自动控制

为确保EAST超导磁体安全、稳定地进行降温,通过分析超导磁体氦迫流冷却回路并结合低温系统降温操作流程,在低温控制系统中设计并实现了氦循环泵的自动启动和失超处理等顺序控制流程;采用选择性控制结构和改进的增量式PID控制算法,实现了氦循环泵入口压力的自动控制.经过降温实验验证,氦循环泵的自动控制策略满足低温系统的运行要求,在一定程度上提高了系统的自动化程度.     

传导冷却型低温超导磁体系统的设计与实验

采用4.2 K级小型低温制冷机作为冷源,可以将低温超导磁体冷却至5 K以下,使得超导磁体处在临界温度以下,从而实现无电阻运行。采用传导冷却的形式冷却超导磁体,具有系统结构简单等优点。讲述了一套采用单台1.5 W@4.2 K的制冷机作为冷源的低温超导磁体系统,其中超导磁体由三组线圈对组成,使用Nb Ti线绕制。系统自常温开机运行,约60 h后,超导磁体降温至4K,进入超导状态,可进行加电实验。当电流加载至70 A后,中心磁场强度达到4.26 T,达到设计要求。     

12 T/50 mm无液氦超导磁体低温系统热分析

为了使12 T/50 mm无液氦超导磁体在4.5 K低温下具有更好的运行稳定性,针对磁体线圈设计了传导冷却结构及低温系统。通过仿真软件,模拟低温环境下磁体线圈的温度分布,进一步对低温系统内部的导热结构进行优化设计。为了防止线圈在降温过程中产生过大温差导致热应力集中,根据低温系统在不同工况下的热负荷变化,对各部件降温过程进行瞬态模拟。模拟结果表明,12 T/50 mm无液氦超导磁体低温系统能够满足磁体线圈所需要的低温环境,即磁体线圈正常运行温度低于4.5 K,励磁温度低于6 K,降温及励磁过程中产生的最大温差低于20 K。     

“聚变装置中真空与低温技术”专刊序言

<正>聚变能具有燃料丰富、清洁、安全性高、能量密度大等突出优点,被视为终极能源。当前可控核聚变主要包括磁约束及惯性约束两个重要方向。真空与低温技术是聚变能开发的重要支撑技术,真空系统主要为聚变等离子体提供清洁的高真空环境,直接影响高温等离子体的品质,也为超导磁体等的正常运行提供真空绝热条件,同时满足燃料加注及排出功能;低温系统主要为聚变装置超导磁体提供低温环境,满足超导磁体通电运行的需求,同时为真空系统所需的低温泵、燃料靶丸的冷凝等提供低温冷却手段。随着可控核聚变商业化应用进程的加速,装置尺寸、磁场强度、等离子体参数将进一步提高,对真空的获得、弹丸加料和低温的运行与维持能力等都提出了更高的要求,亟需进一步开展聚变装置中的真空与低温相关技术研究,为未来聚变堆稳态高参数运行保驾护航。     

超导磁悬浮列车的超低温系统

磁悬浮列车是正在进行试运行的高速交通工具之一.介绍了日本目前关于超导磁悬浮列车中的超低温系统的研究现状、工作原理、超低温系统、在超低温系统这一部份中,介绍了超导磁体、氦制冷装置、车用制冷机、低温装置的研制情况.     

EAST装置2 kW/4.5 K氦制冷机透平膨胀机的测试

EAST装置于2006年成功进行工程调试和物理实验,全部超导磁体均已冷却到液氦温度,并获得了第一次等离子体.低温系统共有4台俄制氦透平膨胀机,通过气体绝热膨胀来获得低温.实验表明4台透平的设计满足EAST装置对冷量的需求,透平效率略低于设计值,流量比设计值大.介绍了EAST低温系统中4台透平膨胀机的设计参数、启动过程和运行,并对透平膨胀机在运行过程中的性能参数进行测试和分析.     

超导线材短样测试装置测量系统

介绍了自行研制的超导线材短样测试装置的实时测量系统,包括温度、压力、液位、电流、电压降测量5个方面.该系统基于计算机和MCGS组态软件,选用合适的传感器和测量方法,采用A/D数据采集卡实现超导线材短样测试装置数据的实时显示和记录.测量系统具有操作简便、运行可靠等优点,已经通过与超导线材短样测试和超导磁体失超等实验,给出实验结果.这些结果表明,测量系统能满足超导线材短样测试装置的各项数据测量要求.该系统实现了低温测量和电量测量的有机结合,其成功研制为应用超导低温制冷系统的数据采集提供了参考.     

基于Labview的激光光热法界面热阻测量系统

根据激光光热法原理,设计了一套低温下界面热阻测量系统,通过Labview操作平台实现对实验温度的精确控制以及对实验数据的自动采集记录。该实验系统能够实现低温下超导带材与导冷材料间界面热阻的测量,为研究直接冷却条件下超导磁体的应用提供实验依据。     

基于DCS的EAST低温系统预冷过程自动控制

为避免热应力对EAST托卡马克装置的损坏,超导磁体与冷屏的300-80 K预冷过程需要严格控制降温温差;同时低温系统还需提供合适的流量与压降,以保证各冷质部件同步快速降温.通过低温控制流程分析,明确了预冷控制回路与控制需求,设计了预冷操作模式及其顺序控制流程.针对预冷过程中温差-压降耦合问题,设计了分阶段的解耦控制方案...     

聚变堆超导磁体系统低温支撑结构及其材料

本文对低温用环氧玻璃纤维增强材料的成份、成型工艺及主要性能进行了详细的分析,并对聚变堆超导磁体系统低温支撑结构及其对材料的要求进行了深入的研究,确认G—11 CR级层压材料为该方面应用的最佳选择,同时对设计中的诸多问题进行了讨论。     

低温热虹吸管传热性能的初步研究

作为一种高效传热方式,低温热管可望在空间探索、超导磁体冷却等方面获得广泛应用.介绍了低温热虹吸管的设计过程,实验分析了低温热虹吸管的工质质量、倾斜角度对低温热虹吸管传热性能的影响.研制的低温热虹吸管平均传热能力达2 W/K.     

氦制冷机的效率

随着超导技术发展和广泛应用,它对低温系统的容量要求也越来越庞大。对于大型超导磁体系统的氦制冷系统,其效率直接影响大型超导装置的运行费用。论述了影响氦制冷机效率的各种因素,并指出了提高制冷机效率的各种基本途径。     

聚变堆超导磁体系统低温支撑结构及其材料

本文对低温用环氧玻璃纤维增强材料的成份，成型工艺及主要性能进行了详细的分析，并对聚变堆超导磁体系统低温支撑的结构及其对材料的要求进行了深入的研究，确认Ｇ－１１ＣＲ级层压材料的为该方面应用的最佳选择，同时对设计中的诸多问题进行了讨论。     

ICEC—13第13届国际低温工程会议

ICEC是传统的国际低温工程会议,每两年召开一次。1990年的第13届将是首次在我国举行,会议主席是洪朝生研究员。会议内容主要包括:大、中、小型制冷机;低温技术在空间的应用;材料和流体在低温下的性能;低温下的传热;超导磁体技术及其应用;高温超导体;低温电子学(超导和非超导);低温生物(包括核磁成像和核磁共振)等与低温和低温技术、超导磁体有关的内容。     

第13届国际低温工程会议中国 北京 1990年 4月23日-26日

ICEC是传统的国际低温工程会议,每两年召开一次。1990年的第13届将是首次在我国举行,会议主席是洪朝生研究员。会议内容主要包括:大、中、小型制冷机;超导磁体技术及其应用;低温技术在空间的应用,高温超导体;材料和流体在低温下的性能;低温电子学(超导和非超导);低温下的传热;低温生物(包括核磁成像和核磁共振);等与低温和低温技术、超导磁体有关的工作。会议期间还将举办低温产品展览会。     

基于液氮冷源超导磁体氦气循环预冷系统设计

为了提高超导磁体300-80 K预冷过程中的降温效率和安全性,开发了一种新的预冷方法.设计了一台以液氮为冷源、氦气为循环介质的可控温预冷装置,对其内部结构进行了优化设计,包括低温风机、板式换热器、气动调节阀、翅片换热器等主要组成部分,整个装置与磁体构成一个闭合循环系统.在预冷装置的作用下,该超导磁体从300 K到80 ...     

制冷机直接冷却超导二元电流引线的优化

二元电流引线是制冷机直接冷却低温超导磁体系统的关键技术之一,对制冷机直接冷却的二元电流引线的传热情况进行理论建模和数值计算,确定制冷机的最小功耗和热力量优的热截流温度点工况,并对影响制冷机最小功耗的各种因素进行讨论。     

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.     

低温热虹吸管的设计

作为一种高性能的传热方式 ,低温热管在低温技术以及超导磁体的冷却方面有广阔的应用。本文着重阐述了热虹吸管的工作原理、基本设计以及各种传热极限对热虹吸管的影响。     

G-M制冷机作为冷凝泵在传导冷却超导磁体系统中的应用

成功研制了6 TNbTi传导冷却超导磁体系统,制冷机为二级G-M制冷机.磁体冷却到4 K需用74 h左右,目前磁体系统已分别完成了115 A(6 T),45 h和95A,264 h的无间断运行实验.制冷机可在长达15 d(359 h)的时间里,对系统抽真空,然后维持系统真空在1.5×10-2Pa左右,其间不再使用扩散泵对超导磁体系统抽真空.