点状热干扰源诱导的准各向同性高温超导股线失超特性

第二代高温超导带材因其较高的临界电流密度以及良好的机械特性,近年来在超导研究领域得到极大关注。由REBCO带材组成的高温超导导体在液氮温度下的零电阻特性使其在超导输电领域具有巨大的潜力。从安全角度看,高温超导导体的失超保护研究是其获得广泛应用的一个关键。该文建立了准各向同性超导股线的三维失超仿真模型,耦合了电场、磁场和温度场,模拟了不同运行电流以及不同点状热干扰能量下超导股线的失超行为,求解出股线的温度、电流密度以及磁场分布,得到了准各向同性高温超导股线的最小失超能(MQE)以及失超传播速度(QPV),对超导装置的失超保护具有重要意义。该文对准各向同性超导股线建立的三维失超模型,也可以应用到其他结构的高温超导导体的失超研究中。

用于ITER的NbTi超导股线临界电流测试方法

介绍了一种用于ITER的NbTi超导股线在不同温度下临界电流测试的方法和装置。该装置包括一孔径为70mm、最高磁场高达16T的背景磁体以及变温杜瓦等系统。对NbTi超导线变温测试设计了二元电流引线。用该系统得到了其NbTi超导股线在不同磁场不同温度下的临界电流,用"Luca"定标律拟合了测试结果,并对测试结果进行了分析。

基于YBCO的复合超导股线临界电流特性

研制了一种直径为5 mm,具有圆形截面,内部为YBCO超导体并联,外部以不锈钢包覆的复合超导股线。对其样品做了二维的磁场仿真,根据磁场分布计算了它的临界电流,并进行了临界电流的短样实验,实验结果与计算值吻合较好。通过仿真计算与实验,证明复合超导股线的临界电流与自场下的各向异性有关,获得了临界电流随电流(磁场)变化的关系,这对研发高载流容量的复合超导股线具有参考意义。

基于BSCCO-CC的准各项同性超导股线电流特性研究

设计了一种基于铋锶钙铜氧化物高温超导带材(BSCCO-CC)的方形四分准各向同性超导股线结构,研究其电流特性的主要参数,包括自场临界电流、n值和外场临界电流及它们随外加磁场的变化关系。随后利用电磁仿真软件Ansoft Maxwell建模仿真,得到超导股线自场下的磁场分布,并结合Matlab软件进行计算,得到超导股线自场临界电流值、n值和外场临界电流值,并对外场电流值与外加磁场的变化关系进行分析得到相关结论。仿真验证本文所设计的BSCCO-CC方形四分准各向同性超导股线结构的合理性,证明该结构具备优良的电流特性。

聚变堆用堆叠型REBCO超导股线的交流损耗特性研究

制备了一种面向聚变堆磁体用的堆叠型REBCO超导股线,采用电测法,用锁相放大器及数字采集卡对液氮环境下该种超导股线的传输损耗进行了测量。基于H公式对股线传输损耗进行了有限元模拟,并与实验值、理论值进行了对比,工频下不同加载电流幅值下实验值与仿真值的平均差异为16.2%,验证了实验结果,为进一步研究更复杂情况下堆叠型REBCO超导股线的交流损耗提供了参考。

结构参数对高温超导CICC电缆交流损耗影响的研究

基于多物理场有限元软件Comsol,分析了10kA级高温超导管内电缆导体(CICC)导体截面结构对交流损耗的影响。结果表明,导体截面结构和扭转节距对导体的交流损耗影响较大。截面上YBCO带材堆叠股数越多、导体周围磁场分布越均匀,交流损耗越小,6股堆叠导体的交流损耗约为1股堆叠导体的1%;导体扭转节距越小,导体的交流损耗也越小,但是此时YBCO带材一侧的电流渗透也更严重。在存在外磁场时均匀分布的截面结构和扭转也能大幅降低导体的交流损耗。

丝材和小棒材的超声爬波检测

对爬波产生的有关波型和机理进行了分析,根据丝材和小棒材对超声波检测的要求,利用自行研制的线聚焦单晶片爬波探头,提出了一种丝材和小棒材的超声爬波检测方法;并且给出了不同材料和直径、不同位置和尺寸的人工和自然裂纹的丝材(直径不大于3mm)和小棒材(直径不大于12mm)的超声爬波检测的试验结果。结果表明,丝材和小棒材的超声爬波检测方法是可行和有效的。

ITER超导磁体设计与制备中的若干关键力学问题

超导磁体是目前正在研制和建造中的大型新能源装置即国际热核聚变实验堆(ITER)的核心部件,主要用于约束等离子体在有限环状空间内的流动,其力学研究直接涉及磁体结构安全性以及等离子体的稳定运行时间.我国承担着ITER超导磁体制备的任务包并取得成效,但由于磁体设计和制造涉及材料科学、力学、电磁学等多学科的交叉,同时也涉及超导复合线缆绕制与测试分析等一系列关键性技术问题,目前这一领域的研究不管是国内还是国外尚远未满足越来越多的大型超导科学装置的需求.本文主要介绍了ITER超导磁体从CICC导体的复杂制备到运行过程中所涉及的力学、超导物理等相互耦合作用的基础理论与实验研究方面的国内外现状以及存在的主要问题,其中也简要介绍了兰州大学电磁固体力学研究组在超导电磁系统相关方面的部分研究进展与成果等.

准各向同性导体指数损耗分析

高温超导材料具有弱连接和低钉扎力的特性,当超导中通入交流时,导体内磁通线的运动需克服钉扎力,导致焦耳热损耗,即指数损耗,特别是通入的电流接近于临界电流时,该损耗不可忽略。运用数值仿真的方法分析了由第二代高温超导带材构成的准各向同性高温超导股线的指数损耗的特点。研究表明:指数损耗在股线中的分布与磁场的分布密切相关,即处于股线外侧的超导带材的指数损耗要远大于内侧的超导带材;股线总的指数损耗随着通入的电流的增大呈指数倍的增加。