科研动态

ITER PF 52kA高温超导电流引线通过5K低温大电流测试

2016-07-11 | 作者:刘承连、丁开忠 |【 【打印】【关闭】

  6月20日-7月4日,由等离子体所装置总体研究室承担的ITER Feeder大型超导馈线系统采购包再传捷报:PF 52kA高温超导电流引线原型件成功通过全电流52kA稳态和57kA过流运行。

  测试结果表明:高温超导电流引线的50K氦气冷却流量需求约为0.068g/s/kA,优于ITER设计要求的0.071g/s/kA;5K端接头电阻0.5+/-0.1纳欧,优于设计要求的2纳欧;65K高温超导接头电阻5纳欧,优于设计要求的10纳欧;LOFA安全时间和过热时间分别为12分钟和30秒,优于设计要求的400秒和18秒。

  PF 52kA高温超导电流引线原型件成功通过测试与性能验证,标志着等离子体所全面掌握这种超大电流高温超导电流引线的设计研发、制造和测试的一整套核心技术,同时也为大电流高温超导电流引线系列件的生产定型铺平了道路。来自法国ITER组织的Pierre Bauer参加了此次现场测试工作,同时也见证了等离子体所52kA稳态、57kA过流和脉冲电流等全部运行参数的测试工作,称赞电流引线的所有性能参数“Everything is perfect”。

  高温超导电流引线是ITER大型超导磁体馈线系统采购包中的核心部件之一。涉及超导、低温、真空、机械工艺、测控、电源等多学科的复杂系统项目。ITER PF 52kA高温超导电流引线由装置总体研究室负责设计、聚能公司负责加工制造。其设计涉及多学科知识,需要满足深低温、高真空、高电压绝缘、低热负荷、低超导接头电阻等各方面工作要求,设计计算挑战大,制造工艺复杂,质量等级要求高(ITER质量等级1级部件)。该研发团队成功解决了精确温控真空钎焊、超导材料多温度梯度焊接、异种性能材料电子束焊接、复杂换热器与长行程薄壁套筒加工、精密装配等关键技术问题。在ITER国际组织和其委托的第三方BV公司的全程现场质量见证下,装置总体研究室与聚能公司相关技术、质量控制人员严格控制每个环节过程质量,历时近一年完成部件的制造和装配工作,于6月上旬运达低温超导测试大厅进行低温电性能测试准备工作。

  在所领导关心支持下,装置总体研究室科研技术人员日夜攻关,依托科聚低温、美科、二室、八室、ITER磁体部等相关工程技术人员的通力合作,克服重重困难,完成CODAC互锁系统与传统CODAC、快速控制、失超保护系统等多系统集成与调试。并采用ITER PF超导馈线的CTB SBB原型件壳体作为PF电流引线原型件的真空和低温容器,提供了类似于ITER的真实运行环境,使实验期间的真空容器达到1E-5Pa水平,冷屏温度低于90K。耗时近三周,执行PF高温超导电流引线原型件共计9大测试项目,22个测试子项目的测试工作,使本轮低温性能实验取得成功。获得的第一手实验数据将为高温超导电流引线系列件运行提供重要参考。

  本次测试在thermal cycles测试项目中,经过重复的升温、降温和全电流52KA的稳态,进一步验证了PF原型件的质量安全等级。同时在测试过程中900W@4.5K氦低温系统长时间稳定运行,也为PF原型件稳定通电做出重要贡献。

   

PF高温超导电流引线

   

完成在CTB盒体中的装配

   

电流引线测试现场

   

ITER电流引线控制系统界面