《托卡馬克超導磁體中心螺管模型線圈的失超研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由任勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：托卡馬克超導磁體中心螺管模型線圈的失超研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：任勇
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
相對於常規水冷磁體，超導磁體套用於托卡馬克裝置上由於需要消耗較少的電能而備受青睞。通常情況下，托卡馬克超導磁體儲存的磁能較大。在電磁和熱擾動下，超導磁體常常發生失超現象。超導磁體失超後導體的溫度將很快上升，如果保護不及時，超導磁體很可能由於局部過熱而導致其性能退化或損壞。.針對大型托卡馬克超導磁體失超保護的重要性，本項目將利用數值模擬方法，結合中國聚變工程實驗堆(CFETR)托卡馬克超導磁體中心螺管模型線圈的失超實驗，模擬該磁體所用的大型Nb3Sn和NbTi管內電纜導體在不同擾動機制下的失超傳播行為，實驗研究該超導磁體模型線圈在各種閾值電壓和失超延遲判斷時間下超導電纜的熱點溫度及導管內的氦壓力等失超傳播行為。通過研究該超導磁體模型線圈的失超行為能夠為CFETR托卡馬克超導磁體的失超檢測及失超保護提供重要的理論和實驗依據。
結題摘要
運行在高磁場下的低能耗、萬安級大電流管內電纜導體是托卡馬克裝置實現高性能電漿長脈衝穩態或準穩態運行的重要保障。基於管內電纜導體的超導磁體失超保護是未來聚變堆托卡馬克需要解決的難題之一。管內電纜超導磁體失超後如何實現快速放電以降低導體熱點溫度而同時限制線圈端部電壓，需要快速精確的失超檢測系統、合理的失超電壓閾值判斷模型及有效的電路控制系統的有機結合。 三年來，課題組圍繞著管內電纜導體超導磁體的失超傳播機制及失超保護最佳化開展了深入的研究工作。通過構建超導磁體失超正常區傳播模型探索失超電壓的演化趨勢揭示失超傳播機制，為超導磁體的失超保護設計奠定基礎。重要研究結果如下：1、利用線圈匝間及層間傳熱耦合，進一步發展了早期的失超傳播模型,提高了結果的可靠性。2、採用正溫度效應的移能電阻有效降低了超導磁體的失超熱點溫度及改善了超導磁體的失超端電壓。3、失超保護電路的最佳化進一步降低超導磁體的端電壓並且提高了失超保護的可靠性。此外，除本項目所列的研究內容之外，利用項目的成果開展了加速器超導磁體的最佳化設計、混合磁體電磁行為研究及混合磁體模型線圈的穩定性和失超研究，豐富了本項目的研究內容。項目成果的取得有助於提升聚變堆托卡馬克超導磁體的失超保護設計水平及改善裝置運行的可靠性。 在項目的資助下發表了SCI收錄論文8篇，包括Nuclear Fusion 3篇(其中一篇封面文章)，Journal of superconductivity and novel magnetism 1篇，Journal of fusion energy 2篇，Springerplus 2篇。
