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EAST超导托卡马克装置中的大型超导磁体技术

武松涛 , 吴维越 , 潘引年 , 陈文革 , 毕延芳 , 陈灼民 , 陈思跃 , 郁杰 , 吴杰峰 , 卫靖 , 武玉 , 翁佩德 , 高大明

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.z1.135

随着大型超导核聚变装置、超导储能装置、超导强磁场装置及高能超导加速器技术参数的不断提高,大型超导磁体的应用也在加速发展中.大型超导磁体的场强较高、储能较大,对导体的结构、磁体结构、绝缘结构、制造工艺等要求与通常小型超导磁体有很大的不同.本文旨在对国家重大科学工程项目"EAST(HT-7U)超导托卡马克核聚变实验装置"的大型超导磁体关键技术作一介绍.

关键词: 大型超导磁体 , CICC导体 , 超导磁体制造及测试

核聚变用内Sn法Nb3Sn股线的制备与性能

唐先德 , 李春广 , 武玉 , 李昆 , 闫果 , 杨明 , 周廉 , 张平祥 , 冯勇 , 卢亚锋 , 翁佩德

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.z1.102

采用内Sn法工艺研究了ITER用Nb3Sn股线的制备与性能.我们已成功的研究出了批量生产股线的制备技术,股线具有优异的特性.股线非Cu区的临界电流密度Jcn在12T、4.2K、0.1μV/cm判据下达到1087A/mm2;在±3T的磁场变化范围,磁滞损耗为540 kJ/m3(4.2K);股线的n值在12T、4.2K下为20.此外我们也研究了Nb3Sn层的显微结构和Nb/Sn比.

关键词: 内Sn法Nb3Sn , 股线制备 , 特性 , 显微结构

超导CICC导体性能试验装置

王福堂 , 武玉 , 陈强 , 高秉钧 , 陈敬林 , 丁立人 , 王胜 , 陈治友 , 张勇 , 孙洪奎

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2001.02.014

一个测试CICC超导电缆性能的磁体试验装置已在中科院等离子体所建成.该装置包括一个5T－138mm口径的长均匀区背场超导磁体、一对可产生10T/s磁场变化率的脉冲超导磁体，以及人工超临界氦系统，它可以将高压室温氦气通过冷却变成可以冷却超导CICC导体的超临界氦.该装置能完全模拟环流器中迫流冷却式超导磁体导体所受到的诸如极向场磁体放电和等离子体破裂诸种强扰动的环境，测试CICC导体的性能.本文详细介绍了装置各部分参数和低温实验中测到的性能.

关键词:

固溶处理对ITER TF铠甲材料-316LN低温断裂延伸率的影响

黄传军 , 李来风 , 吴智雄 , 黄荣进 , 李静文 , 李山峰 , 秦经刚 , 刘华军 , 武玉

低温物理学报

ITER TF线圈导体采用CICC(cable-in-conduit conductors)结构,其铠甲采用316LN奥氏体不锈钢圆管.ITER TF导体制备需要穿缆、缩管、650℃/200h热处理、磁体绕制等工艺.ITER TF超导线圈使用超临界氦冷却(4.5K),因此需要研究此温度下铠甲材料的力学性能尤其是拉伸性能.我们前期研究表明:热处理后316LN奥氏体不锈钢铠甲材料的低温(4.2K)断裂延伸率为15％左右,这低于ITER设计要求.通过优化固溶处理制度,经冷作变形及热处理后316LN奥氏体不锈钢铠甲材料的低温断裂延伸率显著提高到34％.研究结果表明优化的固溶处理工艺使316LN奥氏体不锈钢晶粒细化、晶粒均匀,从而提高了材料低温断裂延伸率.本文还对晶粒度对316LN不锈钢低温拉伸断裂行为的影响进行了阐述.

关键词: 316LN奥氏体不锈钢 , 固溶处理 , 热处理 , 低温 , 断裂延伸率 , 晶粒度

ITER Nb3Sn及NbTi超导线扭距测量方法比较与分析

刘方 , 龙风 , 高慧贤 , 陈超 , 刘勃 , 武玉 , 刘华军

稀有金属材料与工程

国际热核聚变反应堆ITER磁体采用的Nb3Sn及NbTi超导线为多丝扭绞结构.作为超导线设计和应用的重要参数,股线扭距及扭转方向必需满足ITER要求,并且该性能参数须进行复验.根据ITER PA要求,股线的扭距大小为15mm±2mm,扭转方向为右向.超导线扭距及扭转方向测试可以通过在一小段直的样品上判断其超导丝分布规律或者其超导丝的角度得到.这里描述和比较了多种不同的测试方法.对不同方法的测试精度,不确定度以及可行度进行了分析,同时提出了针对ITER超导股线扭距复验的推荐方法.

关键词: 超导线 , 扭距 , 扭转方向 , 超导丝

ITERTF导体铠甲316LN不锈钢管的力学性能

金环 , 武玉 , 刘华军 , 韩奇阳

钢铁研究学报

以ITERTF316LN奥氏体不锈钢无缝管为研究对象，研究了焊接、8％冷变形和650℃、200h的老化处理对316LN不锈钢管性能的影响。分别取母材、焊接接头、经过冷变形和老化处理的焊接接头进行了室温和液氦温度4．2K下的拉伸和冲击性能的研究，并利用扫描电镜对拉伸和冲击断口的微观形貌进行了观察。结果表明，母材、焊接接头和经过冷变形和老化处理的焊接接头在4．2K的断后伸长率和冲击韧性依次降低，经过冷变形和老化处理的焊接接头相比母材和未经过任何处理的焊接接头的抗拉强度和屈服强度均高出50～60MPa。4．2K下，母材的断后伸长率由室温下的48％下降到44％，相反的，焊接接头和经过变形和老化处理的焊接接头的断后伸长率却分别由37％和23％上升到了41％和38％；3种样品在4．2K下的抗拉强度和屈服强度均是室温下的2～3倍。

关键词: 316LN , 拉伸性能 , 冲击韧性 , ITER , TF铠甲

高温超导带材接头焊接技术研究

瞿青云 , 刘华军 , 陈敬林 , 武玉 , 陈环宇

低温物理学报

焊接技术是高温超导带材实际应用中的关键技术,焊接温度、焊料、搭接长度等工艺环节对带材接头性能都有一定的影响.本文针对高温超导一代Bi2223/Ag带材和二代YBCO带材的接头焊接工艺进行了系统的实验研究,包括焊接温度对带材性能的影响、不同焊料及搭接长度对接头性能的影响等.实验结果表明:一代Bi2223/Ag高温超导带材在400℃焊接温度以内载流能力不会发生明显退化,而二代YBCO带材对温度较敏感,在200℃以上带材性能会出现明显退化;在Bi2223/Ag及YBCO带材各自的焊接温区内,不同焊料对带材接头性能有一定的影响,但液氮温度下接头电阻均能达到10-8Ω量级,其临界电流与带材短样相比无太大变化;两种超导带材的接头电阻均与焊接搭接长度成反比,适当增加焊接搭接长度可以减小接头电阻,提高带材接头性能.

关键词: 焊接工艺 , 接头电阻 , Bi2223/Ag , YBCO

NbTi、Nb3Sn超导线拉伸性能研究

戴超 , 刘勃 , 秦经刚 , 武玉 , 李山峰

低温物理学报

超导线材的力学特性是决定超导线使用性能的主要因素之一.超导电缆绞制过程中的张力、扭矩,和电缆载流时产生的电磁力都会使超导线发生各种应变,从而对其临界性能造成影响.因此研究单根超导线的力学性能对分析预测超导电缆的临界性能有重要参考意义.本文主要对以Nb系低温超导材料为基础的NbTi、NbSn超导线在不同温区进行了拉伸实验,测得不同种类、不同状态的超导线在不同温度下的杨氏模量和抗拉强度.并对部分实验结果进行了对比分析和数值拟合.

关键词: NbTi , Nb3Sn , 力学性能 , 数值拟合

超导股线Nb3Sn的性能测试研究

刘方 , 翁佩德 , 武玉 , 谭运飞

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2007.01.016

随着超导磁体的不断开发应用,对高临界电流密度超导材料的需求不断增长,以金属间化合物为基体的超导材料Nb3Sn具有特殊的实际意义,其制成的导体临界性能高于NbTi导体,Nb3Sn股线也是ITER磁体的关键组成部分.为了选择超导磁体合适的运行参数以及确定其稳定运行的范围,了解其超导特性是必要的.根据磁体设计所用标准,磁体运行时性能与股线的性能密切相关.本文介绍了一种测试Nb3Sn股线临界性能的方法,实验采用四引线法进行,测试中对样品提供了一个垂直方向的背景磁场,其大小可从0 T变化到16 T,实验时样品置于变温杜瓦内,温度调节通过控制进入变温杜瓦的氦气量来实现,可使温度变化小于0.01 K.对测试结果运用Summer定理进行了拟合并加以分析.

关键词: 临界电流密度 , 上临界磁场 , Nb3Sn , 变温杜瓦