[發(fā)明專利]一種超導(dǎo)股線局部橫向壓縮應(yīng)變臨界性能測(cè)試裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810198105.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN108398337A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛哲華;秦經(jīng)剛;李建剛;武玉;劉方;金環(huán);戴超;劉華軍;何宇翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01N3/18
• 分類號(hào): G01N3/18
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 宋仔娟

本發(fā)明公開了一種超導(dǎo)股線局部橫向壓縮應(yīng)變臨界性能測(cè)試裝置，其特征在于：包括有在室溫環(huán)境下工作的動(dòng)力模塊、在低溫磁體內(nèi)部低溫環(huán)境下工作的測(cè)試模塊。本發(fā)明的裝置在超導(dǎo)股線局部橫向壓縮臨界性能測(cè)試中發(fā)揮很大作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及超導(dǎo)材料領(lǐng)域，具體涉及一種超導(dǎo)股線局部橫向壓縮應(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)家也開始了下一代聚變堆的預(yù)研工作。托卡馬克磁約束裝置的核心是磁體線圈，這些線圈通常由CICC（cable-in-conduit conductor）導(dǎo)體繞制而成。

傳統(tǒng)Nb基超導(dǎo)材料如Nb3Sn 和NbTi受其上臨界場(chǎng)（Hc₂）的限制，已經(jīng)逐漸無法滿足未來的高場(chǎng)需求。因此，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)向具有高臨界場(chǎng)的高溫超導(dǎo)材料。但是，無論低溫超導(dǎo)材料還是高溫超導(dǎo)材料，在CICC導(dǎo)體的制造和實(shí)際應(yīng)用中，超導(dǎo)材料會(huì)因?yàn)榻g制過程中的作用力、運(yùn)行過程中的洛倫茲力、以及升降溫過程中的熱應(yīng)力等的作用而發(fā)生變形，從而導(dǎo)致導(dǎo)體臨界電流衰退。在未來，隨著磁體技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的要求將會(huì)越來越高。一方面為了能夠制造出更高磁場(chǎng)的磁體，人們逐漸地將目光投向了Bi-2212,YBCO等具有較高上臨界場(chǎng)的高溫超材料，而另一方面，更高的磁場(chǎng)強(qiáng)度勢(shì)必會(huì)造成超導(dǎo)材料在運(yùn)行過程中更大的變形，這些變形對(duì)于超導(dǎo)材料尤其是對(duì)應(yīng)變十分敏感的Bi-2212來說影響是巨大的。其中局部的接觸變形是造成超導(dǎo)線性能衰退的一個(gè)主要原因。

為了研究超導(dǎo)線的局部接觸變形對(duì)其性能的影響，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套專用于測(cè)試超導(dǎo)股線局部橫向壓縮應(yīng)變臨界性能測(cè)試裝置。該裝置可用于Nb₃Sn、NbTi、MgB₂以及Bi-2212等超導(dǎo)線的局部橫向壓縮應(yīng)變臨界性能測(cè)試，為未來導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

超導(dǎo)線局部橫向壓縮應(yīng)變臨界性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，采用四引線法進(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：測(cè)試樣品在不同的橫向壓縮變形量下，不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下4.2K時(shí)超導(dǎo)線的臨界性能。

測(cè)試樣品浸泡在液氦（4.2 K）中進(jìn)行通電實(shí)驗(yàn)，測(cè)試過程中需要在液氦中給樣品施加橫向壓縮載荷，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)低溫超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室采用的超導(dǎo)線局部橫向壓縮應(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. 動(dòng)力裝置穩(wěn)定可靠，

2. 測(cè)試樣品固定牢靠；

3.真實(shí)模擬導(dǎo)線間的相互擠壓，且擠壓角度易于調(diào)整；

4. 電流引線優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿足通電要求；

5.樣品桿及電流引線易于冷卻以節(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。

發(fā)明內(nèi)容

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)股線局部橫向壓縮應(yīng)變臨界性能測(cè)試裝置。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：