本發(fā)明是一種超導(dǎo)股線(xiàn)彎曲應(yīng)變臨界性能測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

聚變能作為一種清潔能源，是人類(lèi)的夢(mèng)想能源之一，托卡馬克型磁約束核聚變裝置是產(chǎn)生聚變能的可靠裝置，全超導(dǎo)托卡馬克是實(shí)現(xiàn)聚變堆連續(xù)運(yùn)行的重要保障。中國(guó)在成功建立并運(yùn)行全超導(dǎo)非圓截面托克馬克east的基礎(chǔ)上，積極開(kāi)展國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆iter的建設(shè)工作。同時(shí)，各個(gè)國(guó)家也開(kāi)始了下一代聚變堆的預(yù)研工作。超導(dǎo)電纜是托卡馬克裝置的重要部件，其技術(shù)是聚變工程的關(guān)鍵技術(shù)。超導(dǎo)電纜由超導(dǎo)線(xiàn)絞制而成，因而，超導(dǎo)線(xiàn)的研究是其中十分重要的工作。

目前，nb3sn和nbti兩種低溫超導(dǎo)材料已經(jīng)成熟地應(yīng)用在聚變裝置磁體中。并且也在其他諸如大型加速器磁體以及用于生物材料領(lǐng)域提供背景場(chǎng)中得到廣泛應(yīng)用。而隨著技術(shù)和研究的發(fā)展，對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的要求也隨之提高，nb3sn和nbti受其上臨界場(chǎng)（hc2）的限制，已經(jīng)逐漸無(wú)法滿(mǎn)足需求。于是，具有高臨界場(chǎng)的高溫超導(dǎo)材料逐漸吸引了人們的目光。

高溫超導(dǎo)材料中,bi系高溫超導(dǎo)體具有很高的上臨界磁場(chǎng)和電流密度。其中，bi-2212材料成相機(jī)制和制備工藝簡(jiǎn)單，并且是目前唯一可以制備成圓線(xiàn)的高溫超導(dǎo)體。相比于帶材，圓線(xiàn)可以絞制電纜，制備成大型cicc導(dǎo)體，這為今后使用其發(fā)展大型超導(dǎo)磁體、線(xiàn)圈提供了有利條件。

無(wú)論低溫超導(dǎo)還是高溫超導(dǎo)，在絞制電纜以及電纜在磁場(chǎng)中運(yùn)行時(shí)，超導(dǎo)股線(xiàn)都不可避免地會(huì)發(fā)生彎曲應(yīng)變，過(guò)大的應(yīng)變量會(huì)影響導(dǎo)體的超導(dǎo)性能，并且在未來(lái)隨著導(dǎo)線(xiàn)工作場(chǎng)強(qiáng)的增大，這種影響也會(huì)越加劇烈。因此，在導(dǎo)體電纜的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)導(dǎo)體所用股線(xiàn)的彎曲應(yīng)變臨界性能進(jìn)行測(cè)試。

為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套用于測(cè)試超導(dǎo)股線(xiàn)彎曲應(yīng)變臨界性能測(cè)試裝置?？捎糜趎b3sn、nbti、mgb2以及bi-2212等超導(dǎo)線(xiàn)的彎曲臨界性能測(cè)試。

超導(dǎo)線(xiàn)彎曲臨界性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，采用四引線(xiàn)法進(jìn)行測(cè)量。

為了消除邊界效應(yīng)，選取了樣品中間40mm的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括：不同彎曲程度以及不同磁場(chǎng)下4.2k時(shí)超導(dǎo)線(xiàn)的臨界電流和n值測(cè)試。

測(cè)試樣品浸泡在液氦中進(jìn)行通電實(shí)驗(yàn)，測(cè)試過(guò)程中需要在液氦中給樣品施加彎曲應(yīng)力，需要設(shè)計(jì)一套可靠的測(cè)試裝置，固定測(cè)試超導(dǎo)樣品并施加載荷，并且在一定的背景磁場(chǎng)中給樣品通入直流電流，測(cè)試樣品臨界電流和n值。

目前國(guó)際上各個(gè)低溫實(shí)驗(yàn)室采用的超導(dǎo)線(xiàn)彎曲應(yīng)變臨界性能測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)不盡相同，為了能夠安全、準(zhǔn)確、可靠、高效的測(cè)量超導(dǎo)線(xiàn)的彎曲臨界性能，裝置設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下幾點(diǎn)：

1.測(cè)試樣品固定牢靠；

2.彎曲應(yīng)變節(jié)距易于更換；

3.彎曲應(yīng)力加載可靠；

4.電流引線(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)；

5.放入樣品桿時(shí)電流引線(xiàn)易于冷卻以節(jié)省液氦；

6.更換樣品時(shí)樣品桿易于干燥；

7.可靠的電絕緣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了填補(bǔ)目前國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的技術(shù)空白，提供一種超導(dǎo)股線(xiàn)彎曲應(yīng)變臨界性能測(cè)試裝置。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

超導(dǎo)股線(xiàn)彎曲應(yīng)變臨界性能測(cè)試裝置，包括有樣品桿、上應(yīng)力加載桿、下應(yīng)力加載桿、支撐桿、上電流引線(xiàn)、下電流引線(xiàn)和彎曲測(cè)試模塊，所述的樣品桿為套筒結(jié)構(gòu)，上應(yīng)力加載桿和下應(yīng)力加載桿通過(guò)加載桿導(dǎo)向連接塊連接，上應(yīng)力加載桿和下應(yīng)力加載桿位于樣品桿的內(nèi)部，上應(yīng)力加載桿的上端伸出樣品桿的上端，且在樣品桿的上端設(shè)有動(dòng)密封裝置，所述的下應(yīng)力加載桿的下端伸出樣品桿的下端，下應(yīng)力加載桿的下端與所述的彎曲測(cè)試模塊連接，彎曲測(cè)試模塊與樣品桿的下端固定連接，所述的上電流引線(xiàn)和下電流引線(xiàn)連接，上電流引線(xiàn)和下電流引線(xiàn)從樣品桿內(nèi)穿過(guò)，上電流引線(xiàn)的上端伸出樣品桿的上端，下電流引線(xiàn)的下端與彎曲測(cè)試模塊連接，所述的支撐桿位于樣品桿內(nèi)部，支撐桿的下端伸出樣品桿的下端與彎曲測(cè)試模塊固定連接。

所述的彎曲測(cè)試模塊包括有彎曲模塊連接法蘭、上壓塊、下壓塊、位移引伸計(jì)、下基板和下連接法蘭，所述的彎曲模塊連接法蘭與樣品桿的下端固定連接，下應(yīng)力加載桿的下端穿過(guò)彎曲模塊連接法蘭的中心，且所述的上壓塊固定在下應(yīng)力加載桿的下端，所述的支撐桿的下端穿過(guò)彎曲模塊連接法蘭并與下基板和下連接法蘭固定連接，下基板緊貼在下連接法蘭的上面，所述的下壓塊和位移引伸計(jì)均安裝在下基板上，當(dāng)上應(yīng)力加載桿和下應(yīng)力加載桿給上壓塊壓力時(shí)，上壓塊壓在下壓塊上，所述的下電流引線(xiàn)固定在下基板和彎曲模塊連接法蘭上。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明在超導(dǎo)股線(xiàn)彎曲應(yīng)變臨界性能測(cè)試中發(fā)揮很大作用，彎曲模塊分塊設(shè)計(jì)，上下壓塊均為可拆卸設(shè)計(jì)，便于更換彎曲節(jié)距，加載桿分段設(shè)計(jì)并添加導(dǎo)向塊有利于提高加載桿剛度，以及更好地保證樣品桿與上下壓塊的垂直度，樣品桿套筒結(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，樣品骨架與基板連接接觸可靠，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，適用于超導(dǎo)股線(xiàn)彎曲應(yīng)變臨界性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，其樣品彎曲應(yīng)力加載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，在低溫下可靠接觸，并可以通入大電流，更換樣品時(shí)操作簡(jiǎn)易，不會(huì)損傷超導(dǎo)線(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明局部放大結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示，一種超導(dǎo)股線(xiàn)彎曲應(yīng)變臨界性能測(cè)試裝置，包括有樣品桿4、上應(yīng)力加載桿1、下應(yīng)力加載桿9、支撐桿5、上電流引線(xiàn)3、下電流引線(xiàn)7和彎曲測(cè)試模塊8，所述的樣品桿4為套筒結(jié)構(gòu)，上應(yīng)力加載桿1和下應(yīng)力加載桿9通過(guò)加載桿導(dǎo)向連接塊6連接，上應(yīng)力加載桿1和下應(yīng)力加載桿9位于樣品桿5的內(nèi)部，上應(yīng)力加載桿1的上端伸出樣品桿4的上端，且在樣品桿4的上端設(shè)有動(dòng)密封裝置2，所述的下應(yīng)力加載桿9的下端伸出樣品桿4的下端，下應(yīng)力加載桿9的下端與所述的彎曲測(cè)試模塊8連接，彎曲測(cè)試模塊8與樣品桿4的下端固定連接，所述的上電流引線(xiàn)3和下電流引線(xiàn)7連接，上電流引線(xiàn)3和下電流引線(xiàn)7從樣品桿4內(nèi)穿過(guò)，上電流引線(xiàn)3的上端伸出樣品桿4的上端，下電流引線(xiàn)7的下端與彎曲測(cè)試模塊8連接，所述的支撐桿5位于樣品桿4內(nèi)部，支撐桿5的下端伸出樣品桿4的下端與彎曲測(cè)試模塊8固定連接。

所述的彎曲測(cè)試模塊8包括有彎曲模塊連接法蘭10、上壓塊11、下壓塊12、位移引伸計(jì)13、下基板14和下連接法蘭15，所述的彎曲模塊連接法蘭10與樣品桿4的下端固定連接，下應(yīng)力加載桿9的下端穿過(guò)彎曲模塊連接法蘭10的中心，且所述的上壓塊11固定在下應(yīng)力加載桿9的下端，所述的支撐桿5的下端穿過(guò)彎曲模塊連接法蘭10并與下基板14和下連接法蘭15固定連接，下基板14緊貼在下連接法蘭15的上面，所述的下壓塊12和位移引伸計(jì)13均安裝在下基板14上，當(dāng)上應(yīng)力加載桿1和下應(yīng)力加載桿9給上壓塊11壓力時(shí)，上壓塊11壓在下壓塊12上，所述的下電流引線(xiàn)7固定在下基板和連接法蘭10上。

上應(yīng)力加載桿1，上端連接精密電機(jī)，用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中給樣品加載；動(dòng)密封裝置2，防止氣化的氦氣沿著加載桿泄漏；上電流引線(xiàn)3，材料為無(wú)氧銅，用于連接外電源為實(shí)驗(yàn)樣品提供電源，電流引線(xiàn)橫截面經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，通流能力達(dá)到1000a；樣品桿4和支撐桿5，起結(jié)構(gòu)支撐作用；加載桿導(dǎo)向連接塊6，用于保證加載桿的同軸度，并用于連接下加載桿9;下端電流引線(xiàn)7，材料為無(wú)氧銅；彎曲測(cè)試模塊8，用于放置樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其結(jié)構(gòu)局部放大圖如下圖2，下加載桿9，與上加載桿1連接用于給樣品加載；彎曲模塊連接法蘭10，用于將彎曲模塊與上端樣品桿連接；上、下壓塊11、12，用于給樣品施加彎曲應(yīng)力；位移引伸計(jì)13，用于測(cè)量樣品受載下的位移；下基板14用于支撐下壓塊12和樣品；下連接法蘭15，用于支撐整個(gè)彎曲模塊。