【摘 要】
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国际热核聚变实验堆(ITER)是一个国际型托卡马克研究装置,目的是验证人类和平应用聚变能的可行性。2003年,中国参与ITER项目,并承担全部馈线系统的研制工作,其中高温超导电流
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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国际热核聚变实验堆(ITER)是一个国际型托卡马克研究装置,目的是验证人类和平应用聚变能的可行性。2003年,中国参与ITER项目,并承担全部馈线系统的研制工作,其中高温超导电流引线是馈线系统的关键部件。本论文针对ITER纵场线圈的高温超导电流引线开展研究与设计。其主要内容是:
(1)对气冷电流引线的一维稳态传热方程进行Runge-Kutta算法变换,并给出换热器优化分析的算法。对电流引线瞬态方程采用差分变换,并给出算法。
(2)系统地阐述换热器段和高温超导段的主要参数(包括材料RRR,分流器面积、电流密度、磁场等)对其性能的影响。通过制作3件不同分流器结构和材料的756 A高温超导电流引线,开展超导叠的不烧毁通电时间实验研究,从而提出二元分流器结构(热端为磷青铜,冷端为不锈钢)；对超导叠在分流器中排布形位受磁场影响情况进行分析,利用平均负载线对超导段载流能力进行评估。
(3)对68 kA高温超导电流引线的设计参数(主要包括稳态流量、优化长度、失冷安全时间和不烧毁通电时间等)进行计算。并且利用换热器Mockup件对翅片设计尺寸展开实验研究,采用相同分析方法对68kA翅片换热器的差压进行仿真。借助ANSYS APDL参数化语言,完成超导叠65 K最大载流能力和工况运行时的电流分布计算。
(4)阐述电流引线低温测量平台的各实验参数的测量方案,并对其软件的架构、数据管理、报警功能等展开论述。
(5)对68 kA高温超导电流引线试验件的稳态通电测试、分流温度测试、失冷安全测试等实验结果进行分析。
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