專利名稱：超導(dǎo)股線臨界電流測(cè)試樣品桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及超導(dǎo)股線臨界電流測(cè)試領(lǐng)域，具體是一種Nb3Sn和NbTi超導(dǎo)股 線臨界電流測(cè)試樣品桿。
背景技術(shù)：
國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER)是目前全球最大的國(guó)際合作研究項(xiàng)目，合作方 包括歐盟、美國(guó)、中國(guó)、日本、印度、俄羅斯、韓國(guó)等國(guó)家。該計(jì)劃將研究解決核聚變 關(guān)鍵技術(shù)難題，其中低溫超導(dǎo)線材繞制的磁體系統(tǒng)是ITER裝置的核心部件。在承擔(dān)國(guó)際 熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)導(dǎo)體設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程中，需要對(duì)ITER TF導(dǎo)體和PF導(dǎo)體使用的 Nb3Sn和NbTi超導(dǎo)股線臨界性能進(jìn)行測(cè)試。ITERTF線圈的CIC導(dǎo)體由扭絞的、多芯的 鍍CrNb3Sn基復(fù)合股線組成。ITER用Nb3Sn基股線的工藝主要有兩種青銅法和內(nèi)錫 法。兩種工藝都取決于經(jīng)組裝和轉(zhuǎn)變而成為股線的初始Nb3Sn。沒有反應(yīng)的股線被絞成 纜，而纜穿管成為管內(nèi)電纜導(dǎo)體。成形結(jié)束后，導(dǎo)體進(jìn)行熱處理(經(jīng)過在幾個(gè)溫度平臺(tái) 達(dá)到 650°C)。Nb3Sn超導(dǎo)線性能測(cè)試前需要按照一定的熱處理制度進(jìn)行熱處理，并按 照特定的樣品骨架準(zhǔn)備測(cè)試樣品。臨界電流樣品附加上電流引線，被放置在液氦槽中和平行于樣品架的軸線磁場(chǎng) (螺線管)中，所選擇的樣品電流和磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)確保向內(nèi)的電磁力適用于股線，在股線 長(zhǎng)度范圍內(nèi)，磁場(chǎng)均勻度必須達(dá)到0.5%，磁場(chǎng)與股線軸向之間夾角必須為90° 士6°， 磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的分辨率要優(yōu)于20mT，其絕對(duì)準(zhǔn)確度要優(yōu)于1%。磁場(chǎng)重復(fù)性必須優(yōu)于 0.5%,電流測(cè)試的分辨率必須優(yōu)于0.1A，絕對(duì)準(zhǔn)確度優(yōu)于0.5%，ITERPF線圈的CIC導(dǎo) 體由扭絞的、多芯的鍍Ni NbTi基復(fù)合股線組成。多芯復(fù)合股線由Nb-Ti絲深嵌在高純 度銅體中。股線加工的最后階段始于最終復(fù)合坯料的組裝，由銅基中Nb-Ti棒外包Nb層 組成。坯料經(jīng)過多道次拉拔加工得到最終尺寸的股線。拉拔應(yīng)和高溫?zé)崽幚斫徊孢M(jìn)行， 以保證α-Ti沉淀的產(chǎn)生并達(dá)到高銷連接力。樣品測(cè)試骨架及對(duì)背景磁場(chǎng)的要求與Nb3Sn 超導(dǎo)線測(cè)試骨架相同。測(cè)試裝置包括提供背景場(chǎng)的磁體系統(tǒng)，樣品桿，低溫容器，電源 設(shè)備以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。提供背景場(chǎng)的磁體為螺旋管型超導(dǎo)混合磁體，內(nèi)、外線圈分 別由Nb3Sn和NbTi線繞制?？讖綖?0mm，其中心磁場(chǎng)最高可達(dá)16T，中心處直徑、高 度均為IOmm的圓柱內(nèi)的磁場(chǎng)均勻度高達(dá)2.3X10_4。磁體同時(shí)并聯(lián)了-個(gè)超導(dǎo)開關(guān)，磁 場(chǎng)穩(wěn)定時(shí)磁體處于閉環(huán)運(yùn)行模式，并浸泡在液氦中，以保證實(shí)驗(yàn)時(shí)磁體系統(tǒng)更穩(wěn)定。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種超導(dǎo)股線臨界電流測(cè)試樣品桿，樣品骨架夾緊接 觸可靠，低溫下不會(huì)松動(dòng)，減少了接觸電阻；樣品桿的表面不會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)水，且節(jié)約液 氦的使用量。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下超導(dǎo)股線臨界電流測(cè)試樣品桿，包括有密封法蘭、電流引線、樣品夾緊裝置等。其特征在于所述的密封法蘭內(nèi)有低溫環(huán)氧膠密封，密封法蘭外套裝有環(huán)氧護(hù)套， 環(huán)氧護(hù)套內(nèi)分別設(shè)置有左支撐膠木環(huán)、右支撐膠木環(huán)；所述的樣品夾緊裝置上、下端分 別安裝有上壓緊環(huán)、下壓緊環(huán)，上壓緊環(huán)和下壓緊環(huán)分別連接電流引線兩極，電流引線 兩極之間隔有高壓絕緣層，上壓緊環(huán)與下壓緊環(huán)之間固定超導(dǎo)股線樣品骨架，樣品骨架 外壁繞制有超導(dǎo)股線，超導(dǎo)股線的兩端分別連接到上壓緊環(huán)、下壓緊環(huán)上，二根電流引 線分別依次穿過密封法蘭、低溫環(huán)氧膠、左支撐膠木環(huán)、右支撐膠木環(huán)且通過接頭裝置 與導(dǎo)電螺桿固定連接；上壓緊環(huán)、下壓緊環(huán)分別與兩根電流引線連接。所述的上壓緊環(huán)、下壓緊環(huán)的夾持端具有錐度為45°的圓錐面。所述的下壓緊環(huán)后端頂壓有螺合于導(dǎo)電螺桿上的壓緊螺帽。所述的右支撐膠木環(huán)內(nèi)開有氦氣回流孔。本實(shí)用新型的環(huán)氧護(hù)套提供氦氣回路，冷卻電流引線，節(jié)省了大量液氦；環(huán)氧 護(hù)套支撐結(jié)構(gòu)易于干燥，使得更換樣品的時(shí)間大大縮短，不會(huì)發(fā)生樣品桿表面凝結(jié)水， 放入液氦杜瓦后結(jié)冰的現(xiàn)象；樣品骨架夾緊裝置接觸可靠，低溫下不會(huì)松動(dòng)，同時(shí)拆卸 樣品骨架操作簡(jiǎn)單、可靠，不會(huì)損傷測(cè)試樣品；為了減小夾緊結(jié)構(gòu)之間的接觸電阻，減 小通電實(shí)驗(yàn)時(shí)電流引線的發(fā)熱。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見附圖，超導(dǎo)股線臨界電流測(cè)試樣品桿，包括有密封法蘭1、導(dǎo)電螺桿12， 密封法蘭1內(nèi)有低溫環(huán)氧膠2，密封法蘭1外套裝有環(huán)氧護(hù)套4，環(huán)氧護(hù)套4內(nèi)分別設(shè)置有 左支撐膠木環(huán)3、右支撐膠木環(huán)5;導(dǎo)電螺桿12的上、下端分別安裝有上壓緊環(huán)8、下壓 緊環(huán)10，下壓緊環(huán)10后端頂壓有螺合與導(dǎo)電螺桿上的壓緊螺帽11，上壓緊環(huán)8、下壓緊 環(huán)10的夾持端具有錐度為45°的圓錐面，上壓緊環(huán)與導(dǎo)電螺桿之間隔有高壓絕緣層7， 下壓緊環(huán)10與導(dǎo)電螺桿導(dǎo)通連接，上壓緊環(huán)與下壓緊環(huán)之間夾置有筒形樣品骨架9，筒 形樣品骨架9外壁繞制有超導(dǎo)股線，二根電流引線6分別依次穿過密封法蘭1、低溫環(huán)氧 膠2、左支撐膠木環(huán)3、右支撐膠木環(huán)5且通過接頭裝置與導(dǎo)電螺桿12固定連接；上壓緊 環(huán)8、下壓緊環(huán)10外分別與二根電流引線6連接。右支撐膠木環(huán)內(nèi)開有氦氣回流孔。
權(quán)利要求1.超導(dǎo)股線臨界電流測(cè)試樣品桿，包括有密封法蘭、電流引線、樣品夾緊裝置等， 其特征在于所述的密封法蘭內(nèi)有低溫環(huán)氧膠密封，密封法蘭外套裝有環(huán)氧護(hù)套，環(huán)氧 護(hù)套內(nèi)分別設(shè)置有左支撐膠木環(huán)、右支撐膠木環(huán)；所述的樣品夾緊裝置上、下端分別安 裝有上壓緊環(huán)、下壓緊環(huán)，上壓緊環(huán)和下壓緊環(huán)分別連接電流引線兩極，電流引線兩極 之間隔有高壓絕緣層，上壓緊環(huán)與下壓緊環(huán)之間固定超導(dǎo)股線樣品骨架，樣品骨架外壁 繞制有超導(dǎo)股線，超導(dǎo)股線的兩端分別連接到上壓緊環(huán)、下壓緊環(huán)上，二根電流引線分 別依次穿過密封法蘭、低溫環(huán)氧膠、左支撐膠木環(huán)、右支撐膠木環(huán)且通過接頭裝置與導(dǎo) 電螺桿固定連接；上壓緊環(huán)、下壓緊環(huán)分別與兩根電流引線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)股線臨界電流測(cè)試樣品桿，其特征在于所述的上壓 緊環(huán)、下壓緊環(huán)的夾持端具有錐度為45°的圓錐面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超導(dǎo)股線臨界電流測(cè)試樣品桿，其特征在于所述的下 壓緊環(huán)后端有螺合于導(dǎo)電螺桿上的壓緊螺帽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超導(dǎo)股線臨界電流測(cè)試樣品桿，其特征在于所述的右 支撐膠木環(huán)內(nèi)開有氦氣回流孔。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超導(dǎo)股線臨界電流測(cè)試樣品桿，包括有密封法蘭、樣品夾緊裝置等，所述的密封法蘭內(nèi)有低溫環(huán)氧膠密封，密封法蘭外套裝有環(huán)氧護(hù)套，環(huán)氧護(hù)套內(nèi)分別設(shè)置有左支撐膠木環(huán)、右支撐膠木環(huán)；所述的導(dǎo)電螺桿的上、下端分別安裝有上壓緊環(huán)、下壓緊環(huán)，上壓緊環(huán)與導(dǎo)電螺桿之間隔有高壓絕緣層，上壓緊環(huán)與下壓緊環(huán)之間夾置有樣品骨架，超導(dǎo)股線的兩端分別連接到上壓緊環(huán)、下壓緊環(huán)上，上壓緊環(huán)、下壓緊環(huán)外分別連接有電流引線。本實(shí)用新型的樣品骨架夾緊接觸可靠，低溫下不會(huì)松動(dòng)，減少了接觸電阻；樣品桿的表面不會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)水，且節(jié)約液氦的使用量。
文檔編號(hào)G01R19/00GK201796076SQ201020127919
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者劉方, 龍風(fēng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所