《萬安級YBCO型二元電流引線高溫超導段關鍵技術研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由馮漢升擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：萬安級YBCO型二元電流引線高溫超導段關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馮漢升
- 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
鉍系帶材帶間電阻低，高溫超導段結構簡單，是目前萬安級二元電流引線的主要選擇，但其價格昂貴且隨銀金不斷上漲。相比而言，釔系帶材熱導率小、釘扎力強，近年成為高溫超導套用的主流，由於釔系帶材多採用鎳基合金基帶，帶間電阻高，在二元電流引線領域多套用於百到千安級，尚無套用於萬安級先例。本項目基於鉍系二元電流引線研發基礎，採用數值仿真分析與試驗驗證相結合的方法，設計低接頭電阻的易於加工的萬安級YBCO帶材高溫超導段結構；開發基於釔系帶材的設計分析軟體，進行力學、電磁學和熱力學計算分析，最佳化帶材位形與自場的關係，最小化低溫側漏熱；研究合適的加工與釺焊工藝，通過製作10kA YBCO帶材高溫超導段組件驗證所有工藝過程；搭建低溫電性能測試平台，實驗測量超導段的載流能力、接頭電阻以及低溫側漏熱，為YBCO帶材能大規模套用萬安級二元電流引線的可行性進行技術預研和實驗驗證。
結題摘要
鉍系帶材帶間電阻低，易於焊接成疊，高溫超導段結構簡單，是目前萬安級二元電流引線的主要選擇，ITER等大型電物理裝置饋線系統特大電流引線均採用鉍系帶材。但近年來，隨著釔系帶材帶材生產工藝的成熟，其熱導率小、釘扎力強、價格相對較低，近年成為高溫超導套用的主流。但釔系帶材多採用鎳基合金基帶，帶間電阻高，在二元電流引線領域多套用於百到千安級，尚無套用於萬安級先例。本項目採用數值仿真分析與試驗驗證相結合的方法，設計套筒式YBCO帶材高溫超導段結構，解決釔系帶材不能焊接成疊，焊接面積大的問題，通過雙層套筒並可擴展至多層的結構，擴展超導帶的焊接面積；同時解決了多層套筒焊接過程中的真空密封與冷卻等關鍵問題。採用此方案，可極大擴展二代帶材在高溫超導電流引線領域的套用。同時開發了基於釔系帶材的設計分析軟體，對10kA高溫超到段的力學、電磁學和熱力學進行了計算與最佳化分析，對二代帶材套用於高溫超導電流引線積累了知識經驗與分析工具。搭建低溫電性能測試平台，實驗測量超導段的載流能力達到12kA穩定運行，低溫接頭電阻1.13nΩ，低溫側漏熱2.723W，失超不燒毀時間13s。二代帶材套用於萬安級二元電流引線高溫超導段的試製成功，完成了YBCO帶材能套用萬安級二元電流引線的可行性進行了技術預研和實驗驗證，這為未來大型電物理裝置饋線室溫接頭的設計提供了新的設計思路和技術選擇。
