[發(fā)明專利]一種高載流能力的階梯形高溫超導(dǎo)CICC導(dǎo)體

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• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113363010A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴小強(qiáng);李鵬遠(yuǎn);左佳欣;孫林煜;張騰;魏海鴻;孫振超;羅蓉蓉;陳輝
• 申請（專利權(quán)）人: 核工業(yè)西南物理研究院
• 主分類號: H01B12/08
• 分類號: H01B12/08;H01B12/16
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 董和煦

本發(fā)明屬于超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高載流能力的階梯形高溫超導(dǎo)CICC導(dǎo)體。本發(fā)明包括冷卻介質(zhì)通道、導(dǎo)體骨架、階梯形高溫超導(dǎo)股線和金屬護(hù)套，在導(dǎo)體骨架中心開圓孔，形成冷卻介質(zhì)通道，冷卻介質(zhì)穿過冷卻介質(zhì)通道；導(dǎo)體骨架沿周向開有用于安裝階梯形高溫超導(dǎo)股線的階梯形螺旋槽；金屬護(hù)套為中空結(jié)構(gòu)，套在導(dǎo)體骨架外，其內(nèi)壁與導(dǎo)體骨架外壁接觸，同時(shí)將階梯形高溫超導(dǎo)股線與冷卻介質(zhì)通道包覆在內(nèi)。本發(fā)明能提高現(xiàn)有TSTC型高溫超導(dǎo)CICC導(dǎo)體的空間利用率，使其具備更高的載流能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高載流能力的階梯形高溫超導(dǎo)CICC導(dǎo)體。

背景技術(shù)

實(shí)用化低溫超導(dǎo)NbTi與Nb₃Sn的臨界轉(zhuǎn)變溫度(T_c)分別約為9.2K和18.1K,通常運(yùn)行在液氦溫區(qū)(4.2K)；而第一代高溫超導(dǎo)(Bi系)的T_c約為108K，第二代高溫超導(dǎo)(RE系)的T_c約為90K，通常運(yùn)行在液氮溫區(qū)(77K)。

相比于第一代高溫超導(dǎo)帶材和低溫超導(dǎo)(NbTi與Nb₃Sn)材料，第二代高溫超導(dǎo)帶材具有更高的載流能力、臨界磁場和機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，基于它制備的高溫超導(dǎo)導(dǎo)體更適用于大型強(qiáng)磁場裝置的磁體系統(tǒng)，例如核聚變裝置、大型粒子對撞機(jī)與加速器等的磁體系統(tǒng)。當(dāng)前，高溫超導(dǎo)導(dǎo)體主要有Roebel型、TSTC型與CORC型三類，其中Roebel導(dǎo)體采用激光裁剪成正反梯形的高溫超導(dǎo)帶材編織而成，制成相同載流能力的導(dǎo)體需要比其它兩種導(dǎo)體更多的帶材，故制作難度大、經(jīng)濟(jì)性差；CORC型導(dǎo)體是將帶材纏繞于圓形金屬芯材上，同等載流能力的CORC型導(dǎo)體相比于TSTC型導(dǎo)體，使用的帶材較多，體積大、經(jīng)濟(jì)性較差。TSTC型導(dǎo)體是一種簡單堆疊扭轉(zhuǎn)而成的導(dǎo)體，同等載流能力的導(dǎo)體與其它兩種導(dǎo)體相比需要更少的帶材，故制備工藝簡單、經(jīng)濟(jì)性高。

當(dāng)前為聚變堆、大型粒子對撞機(jī)與大型加速器等高場裝置磁體系統(tǒng)設(shè)計(jì)的TSTC型CICC導(dǎo)體，均采用多股方形堆疊導(dǎo)體制備，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)空間利用率相對較低，使導(dǎo)體的載流能力提高受限。鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種適用于大型強(qiáng)磁場磁體的高載流能力與機(jī)械性能的TSTC型高溫超導(dǎo)CICC導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種高載流能力的階梯形高溫超導(dǎo)CICC導(dǎo)體，其基于當(dāng)前TSTC型導(dǎo)體制備，能提高現(xiàn)有TSTC型高溫超導(dǎo)CICC導(dǎo)體的空間利用率，使其具備更高的載流能力。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：

一種高載流能力的階梯形高溫超導(dǎo)CICC導(dǎo)體，包括冷卻介質(zhì)通道、導(dǎo)體骨架、階梯形高溫超導(dǎo)股線和金屬護(hù)套，在導(dǎo)體骨架中心開圓孔，形成冷卻介質(zhì)通道，冷卻介質(zhì)穿過冷卻介質(zhì)通道；導(dǎo)體骨架沿周向開有用于安裝階梯形高溫超導(dǎo)股線的階梯形螺旋槽；金屬護(hù)套為中空結(jié)構(gòu)，套在導(dǎo)體骨架外，其內(nèi)壁與導(dǎo)體骨架外壁接觸，同時(shí)將階梯形高溫超導(dǎo)股線與冷卻介質(zhì)通道包覆在內(nèi)。

在圓孔中進(jìn)行穿管構(gòu)成冷卻介質(zhì)通道。

所述冷卻介質(zhì)為液氦、超臨界氦、低溫氣氦、液氮或液氫。

所述階梯形高溫超導(dǎo)股線由不同寬度與厚度的堆疊階成中心對稱的階梯形排列而成，階梯形高溫超導(dǎo)股線采用第二代高溫超導(dǎo)帶材制備，每層超導(dǎo)帶材間通過焊錫材料連接，焊接時(shí)采用熔點(diǎn)低于200℃釬焊焊料。

所述金屬護(hù)套橫截面呈倒角方形，材料為不銹鋼、銅、鋁及其合金。

所述金屬護(hù)套橫截面呈圓形。

所述階梯形高溫超導(dǎo)股線數(shù)量依據(jù)導(dǎo)體規(guī)格和性能確定在3根及其以上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：