[發明專利]基于高溫超導的聚變堆超導磁體系統

在審

• 申請號: 202310152123.6
• 申請日: 2023-02-22
• 公開（公告）號: CN116072372A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 鄭金星
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01F6/00
• 分類號: H01F6/00;H01F6/06;G21B1/05
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 高寧馨

1.基于高溫超導的聚變堆超導磁體系統，其特征在于，所述聚變堆超導磁體系統包括環向場磁體系統、中心螺管磁體系統、極向場磁體系統，

所述環向場磁體系統由高溫超導CICC導體繞制而成，以對等離子起到約束作用；

所述中心螺管磁體系統由低溫超導CICC導體和高溫超導CICC導體共同繞制而成，通過所述中心螺管磁體系統產生磁通變化擊穿等離子體，進而形成等離子體電流，為等離子體提供加熱，同時與極向場磁體系統共同產生極向磁場，用以維持等離子體平衡；

所述高溫超導帶材纏繞在所述子纜中心骨架包繞銅保護層的外側；

所述極向場超導磁體系統由若干不同尺寸的極向場磁體組成，且固定于所述環向場磁體系統的外側圓弧段上，且所述極向場磁體包括線圈繞組，所述線圈繞組由若干超導纜直接繞制而成，且所述線圈繞組的外側上設置有餅間超導接頭以及饋線超導接頭。

2.根據權利要求1所述的基于高溫超導的聚變堆超導磁體系統，其特征在于，所述聚變堆超導磁體系統安裝于杜瓦瓶的內部，且所述杜瓦瓶的內部安裝有包層以及若干真空室，且所述聚變堆超導磁體系統與所述包層進行連接，且在所述聚變堆超導磁體系統的底部上安裝有偏濾器以及冷屏。

3.根據權利要求1所述的基于高溫超導的聚變堆超導磁體系統，其特征在于，其中，所述聚變堆超導磁體系統還包括環向場磁體支撐系統，所述環向場磁體系統包括極向場支撐以及環向線圈繞組，所述極向場支撐上安裝有環向場線圈盒，底部上安裝有終端箱，且所述環向場磁體支撐系統上承接極向場支撐。

4.根據權利要求3所述的基于高溫超導的聚變堆超導磁體系統，其特征在于，所述環向線圈繞組由多個D形線圈繞組組合而成，且其結構分為內側直線段和外側圓弧段，豎直部分位于聚變堆環形場磁體系統中心，且成圓形均勻布置，外側圓弧段依次成放射狀排布；所述D形線圈繞組由D形骨架以及若干組高溫超導CICC導體繞制而成，所述D形骨架沿著D形方向分為若干部分，至少包括嵌入骨架和連接骨架。

5.根據權利要求3所述的基于高溫超導的聚變堆超導磁體系統，其特征在于，所述環向場線圈盒在環形線圈繞組的外部，并將所述環向線圈繞組固定，且所述環向場線圈盒包含內側直線段和外側圓弧段，其中，所述環向場線圈盒的內部布置有若干冷卻管以及冷卻線圈盒。

6.根據權利要求3所述的基于高溫超導的聚變堆超導磁體系統，其特征在于，所述環形場磁體支撐系統設置于所述極向場支撐的底部，用于承接重力，且所述環形磁體支撐系統依次包括環向場線圈支撐腿、熱截至和柔性支撐，其中，所述環向場線圈支撐腿用以實現所述環形磁體支撐系統和環向磁體系統的連接，且熱截至包括冷卻板和絕緣板，其中冷卻板內部布置由若干冷卻管，用以實現環線線圈繞組和底部其他部件的熱隔離；所述柔性支撐由若干柔性支撐板組合而成，用以吸收降溫過程中的磁體熱應變；其余部件包括卡鉗和預緊板主要用于裝配時的固定，底部墊板用以和外部部件進行連接。

7.根據權利要求3所述的基于高溫超導的聚變堆超導磁體系統，其特征在于，所述終端箱包括外支撐架、超導接頭和氦進出管，并置于所述環形線圈繞組的底部，所述外支撐架內安裝有內支撐板，所述超導接頭放置于外支撐架的內部，氦進出管包括氦管出管以及氦管進管，且所述氦進出管包括與外部低溫系統連接的低溫管路及環線線圈內部各繞組之間連接的氦支路管路。

8.根據權利要求1所述的基于高溫超導的聚變堆超導磁體系統，其特征在于，所述中心螺管磁體系統位于環向場磁體系統的內部，由多個低溫超導CICC螺管磁體和高溫CICC螺管磁體模塊沿軸向堆疊組成，所述中心螺管磁體包括外部低溫超導繞組、內部高溫超導繞組、低溫超導繞組引出線以及高溫超導繞組引出線；

所述內部高溫超導繞組由若干繞組串聯而成，通過1組高溫超導繞制引出線引出與電源饋線系統實現電連接；所述內部高溫超導繞組與低溫超導繞組為同軸結構；

所述外部低溫超導繞組由若干個低溫超導繞組引出線與外部電源饋線進行連接；若干個所述低溫超導繞組關于中平面對稱，中平面以上模塊的引出線從上方引出，中平面以下模塊的引出線從下方引出。