一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法，包括以下步驟：一級(jí)纜兩根超導(dǎo)線絞合、絞制好的超導(dǎo)線與銅線或銅帶絞合、二級(jí)纜絞合、三級(jí)纜絞合、四級(jí)纜絞合、四級(jí)纜緊壓、四級(jí)纜花包、五級(jí)纜絞合、五級(jí)纜緊壓、五級(jí)纜疊包。本發(fā)明的核聚變用超導(dǎo)電纜能夠滿足未來(lái)聚變堆裝置的使用，超導(dǎo)股線完好無(wú)損，導(dǎo)體表面無(wú)扁平壓斷等不良現(xiàn)象。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及核聚變裝置用超導(dǎo)電纜及超導(dǎo)線材絞纜領(lǐng)域，具體涉及一種新型結(jié)構(gòu) 的聚變用超導(dǎo)電纜及絞制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 清潔能源一聚變能的使用是人類(lèi)的夢(mèng)想之一，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(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)的基礎(chǔ)上，積極開(kāi)展國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)的建設(shè)工作。同進(jìn)，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)。下一代聚變堆的顯 著特點(diǎn)是，中心螺管線圈及縱場(chǎng)線圈的最高磁場(chǎng)都將超過(guò)12T。要達(dá)到示范堆DEM0磁體系統(tǒng) 磁場(chǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和要求，除了要選用新的超導(dǎo)材料以外，還要進(jìn)行新型超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)與絞制方法的研發(fā)。
[0003] 新型結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)電纜是一種多級(jí)電纜，與通用的核聚變用電纜結(jié)構(gòu)不同，通用聚 變用電纜的第一級(jí)子纜由若干根銅線和若干根超導(dǎo)線材按照一定的絞合節(jié)距絞合構(gòu)成，然 后將若干根子纜單元再按照一定的絞合節(jié)距絞合構(gòu)成二級(jí)子纜，同理再構(gòu)成三級(jí)、四級(jí)子 纜，最終絞制成五級(jí)纜。由于各級(jí)纜外徑、電纜的空隙系數(shù)對(duì)于導(dǎo)體的電磁性能影響較大， 因此，電纜絞制過(guò)程中對(duì)于電纜的外徑、電纜的空隙率的控制要求是非常嚴(yán)格的。
[0004] 由于新型核聚變用超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)與其它聚變用超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)不同，如按常規(guī) 核聚變裝置用電纜絞制的辦法對(duì)新型超導(dǎo)電纜進(jìn)行絞制，很可能會(huì)出現(xiàn)斷線，壓扁及外徑 難以達(dá)到要求尺寸的問(wèn)題，使得絞制出的電纜無(wú)法滿足使用條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明技術(shù)針對(duì)下一代核聚變裝置用超導(dǎo)電纜的需求，設(shè)計(jì)了一種新結(jié)構(gòu)的超導(dǎo) 電纜，根據(jù)電纜在生產(chǎn)中易出現(xiàn)的問(wèn)題，提供了一種該超導(dǎo)電纜的絞制方法，解決了超導(dǎo)電 纜中超導(dǎo)線易損傷，外徑難控制的難題。
[0006] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0008] 步驟一:一級(jí)纜絞合，先將兩根超導(dǎo)線在絞纜機(jī)上進(jìn)行絞合，為保證絞合中股線不 受損，各股線放線張力值控制在20N以?xún)?nèi)，絞合后超導(dǎo)絲表面鍍層完好；
[0009] 步驟二:再將絞好的超導(dǎo)線與一根銅線或銅帶在相同的設(shè)備上絞制，為了保證超 導(dǎo)線不受損傷，銅線或銅帶選用經(jīng)過(guò)熱處理的無(wú)氧銅線，放線張力控制在20N以?xún)?nèi)；
[0010]步驟三:二、三級(jí)纜絞合，選用三根一級(jí)纜在籠式絞線機(jī)上進(jìn)行絞合，二級(jí)纜張力 值控制在40N以?xún)?nèi)；選用四根二級(jí)纜在籠式絞線機(jī)上進(jìn)行絞合，三級(jí)纜張力值控制在80N以 內(nèi)；
[0011] 步驟四：四級(jí)纜絞合，選用四根三級(jí)纜在籠式絞線機(jī)上進(jìn)行絞合，四級(jí)纜絞合后進(jìn) 行緊壓縮徑，具體選用六道輥壓輪+-道整形鎢鋼模的緊壓方式，緊壓到要求尺寸后，再進(jìn) 行70 %的不銹鋼帶花包；
[0012] 步驟五:五級(jí)纜絞合，選用一根中心冷卻管作為纜芯與六根四級(jí)纜在籠式絞線機(jī) 上進(jìn)行絞合;五級(jí)纜絞合后進(jìn)行緊壓縮徑，具體選用十道輥壓輪+-道整形鎢鋼模的緊壓方 式，輥壓輪采用一豎一橫五組輥壓方式，緊壓到要求尺寸后，最后的電纜再進(jìn)行不銹鋼疊 包。
[0013] 所述的一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法，其特征在于，所述步驟二中絞纜機(jī)采用 能主動(dòng)放線、主動(dòng)退扭、收線張力可控以及放線張力自動(dòng)檢測(cè)自動(dòng)反饋?zhàn)詣?dòng)控制的絞纜機(jī)。
[0014] 所述的一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法，其特征在于，所述步驟三、四、五中籠式 絞線機(jī)采用能完全退扭、具有主動(dòng)放線且張力能夠自動(dòng)控制的籠式絞線機(jī)。
[0015] 所述的一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法，其特征在于，所述四級(jí)纜緊壓縮徑后的 直徑不大于17mm。
[0016] 所述的一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法，其特征在于，所述五級(jí)纜緊壓縮徑后的 直徑不大于34mm。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0018] 本發(fā)明的核聚變用超導(dǎo)電纜能夠滿足未來(lái)聚變堆裝置的使用，超導(dǎo)股線完好無(wú) 損，導(dǎo)體表面無(wú)扁平壓斷等不良現(xiàn)象。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 各級(jí)纜在絞合中必須嚴(yán)格控制各股線的放線張力，否則，如果張力過(guò)大，會(huì)造成超 導(dǎo)絲由于拉伸過(guò)度而損傷，如果各股線張力不一致，造成絞合中各股線的絞入量不一致，絞 合后電纜會(huì)產(chǎn)生彎曲等不良現(xiàn)象。
[0021] 如圖1所示，一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法，包括以下步驟：
[0022] 步驟一:一級(jí)纜絞合，先將兩根超導(dǎo)線在絞纜機(jī)上進(jìn)行絞合，為保證絞合中股線不 受損，各股線放線張力值控制在20N以?xún)?nèi)，絞合后超導(dǎo)絲表面鍍層完好;絞纜機(jī)采用能主動(dòng) 放線、主動(dòng)退扭、收線張力可控以及放線張力自動(dòng)檢測(cè)自動(dòng)反饋?zhàn)詣?dòng)控制的絞纜機(jī)；
[0023]步驟二:再將絞好的超導(dǎo)線與一根銅線或銅帶在相同的設(shè)備上絞制，為了保證超 導(dǎo)線不受損傷，銅線或銅帶選用經(jīng)過(guò)熱處理的無(wú)氧銅線，放線張力控制在20N以?xún)?nèi)；
[0024]步驟三:二、三級(jí)纜絞合，選用三根一級(jí)纜在籠式絞線機(jī)上進(jìn)行絞合，二級(jí)纜張力 值控制在40N以?xún)?nèi)；選用四根二級(jí)纜在籠式絞線機(jī)上進(jìn)行絞合，三級(jí)纜張力值控制在80N以 內(nèi)；
[0025] 步驟四：四級(jí)纜絞合，選用四根三級(jí)纜在籠式絞線機(jī)上進(jìn)行絞合，四級(jí)纜絞合后進(jìn) 行緊壓縮徑，具體選用六道輥壓輪+-道整形鎢鋼模的緊壓方式，緊壓到要求尺寸后，再進(jìn) 行70%的不銹鋼帶花包；四級(jí)纜緊壓縮徑后的直徑不大于17mm;
[0026] 步驟五:五級(jí)纜絞合，選用一根中心冷卻管作為纜芯與六根四級(jí)纜在籠式絞線機(jī) 上進(jìn)行絞合;五級(jí)纜絞合后進(jìn)行緊壓縮徑，具體選用十道輥壓輪+-道整形鎢鋼模的緊壓方 式，輥壓輪采用一豎一橫五組輥壓方式，緊壓到要求尺寸后，最后的電纜再進(jìn)行不銹鋼疊 包;五級(jí)纜緊壓縮徑后的直徑不大于34mm。
[0027] 步驟三、四、五中籠式絞線機(jī)采用能完全退扭、具有主動(dòng)放線且張力能夠自動(dòng)控制 的籠式絞線機(jī)。
[0028] 新型結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)下表一：
[0029] 表一
[0030]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一:一級(jí)纜絞合，先將兩根超導(dǎo)線在絞纜機(jī)上進(jìn)行絞合，各股線放線張力值控制在 20N以?xún)?nèi)，絞合后超導(dǎo)絲表面鍍層完好； 步驟二:再將絞好的超導(dǎo)線與一根銅線或銅帶在相同的設(shè)備上絞制，銅線或銅帶選用 經(jīng)過(guò)熱處理的無(wú)氧銅線，放線張力控制在20N以?xún)?nèi)； 步驟三：二、三級(jí)纜絞合，選用三根一級(jí)纜在籠式絞線機(jī)上進(jìn)行絞合，二級(jí)纜張力值控 制在40N以?xún)?nèi)；選用四根二級(jí)纜在籠式絞線機(jī)上進(jìn)行絞合，三級(jí)纜張力值控制在80N以?xún)?nèi)； 步驟四：四級(jí)纜絞合，選用四根三級(jí)纜在籠式絞線機(jī)上進(jìn)行絞合，四級(jí)纜絞合后進(jìn)行緊 壓縮徑，具體選用六道輥壓輪+-道整形鎢鋼模的緊壓方式，緊壓到要求尺寸后，再進(jìn)行70% 的不銹鋼帶花包； 步驟五:五級(jí)纜絞合，選用一根中心冷卻管作為纜芯與六根四級(jí)纜在籠式絞線機(jī)上進(jìn) 行絞合;五級(jí)纜絞合后進(jìn)行緊壓縮徑，具體選用十道輥壓輪+-道整形鎢鋼模的緊壓方式， 輥壓輪采用一豎一橫五組輥壓方式，緊壓到要求尺寸后，最后的電纜再進(jìn)行不銹鋼疊包。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法，其特征在于，所述步驟二中 絞纜機(jī)采用能主動(dòng)放線、主動(dòng)退扭、收線張力可控以及放線張力自動(dòng)檢測(cè)自動(dòng)反饋?zhàn)詣?dòng)控 制的絞纜機(jī)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法，其特征在于，所述步驟三、 四、五中籠式絞線機(jī)采用能完全退扭、具有主動(dòng)放線且張力能夠自動(dòng)控制的籠式絞線機(jī)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法，其特征在于，所述四級(jí)纜緊 壓縮徑后的直徑不大于17mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚變用超導(dǎo)電纜的絞制方法，其特征在于，所述五級(jí)纜緊 壓縮徑后的直徑不大于34mm。
【文檔編號(hào)】H01B13/02GK105989933SQ201610068812
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年1月28日
【發(fā)明人】秦經(jīng)剛, 戴超, 劉沛航, 劉勃, 張守華, 龐玉春
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所