用于超导实验的背场磁体研制

在进行超导材料特性、交流损耗测量等超导实验时,需要为实验提供大小可变、均匀性好的背景磁场。文中对自行研制的背场磁体进行了测试研究,发现选择性对组合铜线圈供电能够提供合适的磁场,满足实验的要求。

15 T背场磁体Tail结构设计和力学分析

Tail结构是背场磁体出线头的连接固定部件,起到传导载荷和增强连接强度的作用。运用有限元的方法,计算背场磁体装置运行时的电磁载荷,开展多工况下超导磁体关键部件Tail结构的力学分析。结果表明,Tail结构最大应力集中点出现在不锈钢腿2与线圈倒数第二匝导体焊接处,最大等效应力为641.01 MPa,应力线性化后的应力幅值小于设计许用值,复合材料绝缘隔断的最大法向应力和剪切应力分别为226 MPa和77 MPa,均低于许用值。所设计的Tail结构具有足够的强度来承受运行过程中的载荷,证明了结构设计的合理性。

超导导体测试平台背场磁体降温实验研究

在成功建成世界首个全超导托卡马克装置EAST及加入ITER项目的基础上,我国正在进行聚变工程实验堆CFETR的设计工作。超导磁体作为CFETR主机系统重要的组成部分,其研制过程需要大电流、强磁场超导导体测试装置。文中详细介绍了超导导体测试平台的背场磁体系统,设计并研制了2kA二元高温超导电流引线、超导磁体失超探测及保护系统、低温系统,并开展了磁体降温及通电实验。

0~3.5 T直流背景磁场下第二代高温超导带材临界电流各向异性测试与分析

为掌握第二代(2G)高温超导(HTS)带材在0~3. 5 T直流背景磁场下的临界电流(Ic)和n值变化趋势,构造和应用了一种新型分裂背场磁体系统,通过测试分析获得了背景磁场对Ic和n值的影响规律。采用4. 2 K运行温度、两个同轴分裂的NbTi线圈构成的超导磁体和样品保持器来改变背景磁场的大小和角度(0~3. 5 T、0~90°),2G HTS带材置于液氮环境(77 K),设置电流源上升速率为1 A/s,基于四引线法原理与直流失超判据(1μV/cm)获得2G HTS带材在高直流背景磁场下的Ic和n值,实验结果表明,2G HTS带材的Ic和n值变化趋势一致,均随外界磁场强度B和带材表面与磁场夹角θ的增大而退化,在背景磁场为1. 4 T时,2G HTS带材在垂直场下的临界电流衰减了84. 6%,是平行场下临界电流衰减程度的1. 47倍。