Nb_3Sn CICC模型线圈低温实验与应变测试结果分析

中国科学院强磁场科学中心将建设40 T级混合磁体系统。Nb3Sn CICC模型线圈作为40T的混合磁体外超导磁体的前期预研,其研制成功并获得好的测试结果,将证实混合磁体外超导磁体的设计合理性和关键制造工艺的可行性。介绍了模型线圈的低温实验过程,同时对其应力测试结果进行分析与研究。

15 T Nb3Sn磁体热处理传热分析及实验研究

大孔径高场磁体是开展超导材料性能研究的必要装置。依托聚变堆主机关键系统综合研究设施项目,中科院等离子体物理研究所将进行15 T高场复合超导磁体研制,磁体高场区由Nb_(3)Sn密绕线圈构成。热处理是Nb_(3)Sn线圈研制的关键工艺环节也是磁体研制的难点,要求磁体热处理温度均匀性优于±5℃。针对15 T Nb_(3)Sn密绕线圈热处理需求,研制了一套真空磁体热处理系统。利用该系统完成了线圈热处理实验,通过传热仿真与实验结果分析,线圈整体温度均匀性优于±3℃,最终各项指标均满足热处理技术要求。

CSMC Nb3Sn线圈控制气氛热处理系统

中国聚变工程试验堆(CFETR)中心螺管模型线圈(CSMC)采用混合磁体结构,由超导Nb3Sn线圈和超导NbTi线圈相互同轴套装而成。由于Nb3Sn为脆性材料,将采用"先绕制后反应"的技术来完成超导Nb3Sn线圈的制造。热处理是超导Nb3Sn线圈制造的关键技术。中科院等离子体物理研究所针对CSMC线圈建立了一套大型超导线圈控制气氛热处理系统。利用该套系统完成了国内最大的Nb3Sn超导线圈热处理工作。热处理结果均满足超导线圈热处理技术要求。介绍了超导线圈热处理系统、工艺和实验结果。

FECR超导离子源磁体六极模拟线圈的Mirror结构设计及测试

为了测试单体六极线圈经过绕制、热处理、环氧浸渍等一系列工艺过程后,电磁性能是否达到设计指标,设计了能够一定程度上模拟六极磁场及其应力分布的Mirror测试结构。由于Mirror结构在室温装配过程中采用Bladder-Key技术对六极线圈施加预应力,为了能够模拟从室温装配到冷却降温的操作流程、验证ANSYS有限元仿真方法与实验结果的一致性,依据六极线圈外形尺寸加工了一个模拟线圈。实验结果表明,铝壳和模拟线圈中心处的应变与ANSYS仿真计算结果基本一致,最大误差均在10%以内,验证了结构设计的合理性和仿真结果的可信性。

超导离子源铌三锡六极线圈镜像磁场约束结构的优化设计

中国科学院近代物理研究所正在进行国际首台45 GHz全铌三锡超导离子源FECR(Fourth Electron Cyclotron Resonance)磁体的研制,该离子源磁体线圈由六个铌三锡超导六极线圈和四个铌三锡超导螺线管线圈组成。由于单根超导线绕制异形六极线圈(非标准鞍型)技术难度大,且铌三锡超导性能对应力敏感,为了测试单个铌三锡六极线圈性能能否达到设计指标,基于铝合金壳层结构和Bladder-Key精确预紧技术,设计了镜像磁场约束结构。本工作主要阐述了运用ANSYS参数化设计编程对镜像磁场结构进行优化设计的过程和优化后的镜像磁场结构,确定了室温预应力大小,并给出了线圈经过室温预紧、冷却降温和加电励磁后的最大等效应力。进一步结合实际六极线圈制作公差(±0.1 mm),分析和评估了公差对镜像磁场结构中六极线圈预应力施加的影响。

15 T高场复合超导磁体低温实验研究

大孔径高均匀度高场磁体是进行超导材料性能测试的必要条件之一。本文主要介绍了15 T高场复合超导磁体的低温励磁实验与结果。该磁体包括两个高性能Nb_(3)Sn线圈、一个ITER Nb_(3)Sn线圈和一个NbTi线圈,分别处于磁体的高、中、低场部分。磁体外径329.9 mm,高度401.44 mm,中心孔径77.5 mm,磁体中心磁场测量值14.94 T,轴向磁场(98%)均匀区测量长度55 mm,超过了磁体设计指标要求的40 mm,测试结果满足设计要求。