大型超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线制造技术

本发明专利技术公开一种大型超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线，包括电流引线终端盒；两根高温超导电流引线被置入电流引线终端盒之中，并通过超导接头一与超导电缆一形成电连接；沿电流引线终端盒向内，与其连接的是过渡馈线组件；沿过渡馈线组件向内连接的是内部馈线组件。本发明专利技术提供的馈线之间互不干涉，可独立完成加工装配，其安装位置可布置在最适合与对应磁体连接的位置，降低了装配难度，节省了装置内部的连接空间，同时可依据建筑物布局分布在建筑物的不同层次，有利于实施日常维护。

Distributed current and cold mass transmission feeders for large superconducting Tokar Mark magnets

The present invention discloses a distributed current and cold mass transmission feeder of large superconducting Tokar Mark magnets, including a current lead terminal box; two high temperature superconducting current leads are placed in a current lead terminal box, and an electric connection is formed with the superconducting cable one by the superconducting joint; it is connected to the terminal box along the current lead box and is connected with it. The transition feeder component; the internal feeder component is connected inward along the transition feeder component. There is no interference between the feeders provided by this invention, and the assembly can be completed independently. The installation position can be arranged most suitable for the position of the corresponding magnet, which reduces the assembly difficulty and saves the connection space within the device. At the same time, it can be distributed at different levels of the building according to the layout of the building, which is beneficial to the implementation of the daily dimension. Protect.

【技术实现步骤摘要】
大型超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线
本专利技术涉及到超导磁体
，特别的涉及用于磁约束聚变装置超导托卡马克磁体,具体是一种适用于大型超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线。
技术介绍
在典型的超导托卡马克磁约束聚变装置中，上亿摄氏度的高温等离子体被超导磁体形成的环状强磁场约束，悬浮在真空室内沿闭合的磁场线运动，构成了核聚变反应的基本环境。为了获得特定形状的空间磁场，超导托卡马克磁体系统由环向场超导磁体、极向场磁体、中心螺线管、校正场磁体等组成，这些超导磁体分布在托卡马克装置的不同位置。运行时首先需要向超导磁体提供特定温度的冷质，使超导材料具有超导电性，然后由外部电源系统向超导磁体提供特定的电流，最终建立起特定形状的空间磁场。此外为了监控超导磁体的运行状态，需要在超导磁体的特定位置布置特定数量的温度、电位等传感器，由信号测量线引出至监控系统中。常规的技术手段中，提供给超导磁体的运行电流，以及提供给超导磁体的冷质一般采用集中式的结构形式。对于电流回路来说，电源系统通过室温铜电流排把电流传输至电流引线室温端，经过电流引线换热后，电流经一段超导传输电缆流入超导磁体的终端，并从超导磁体的另一个终端流出，接入其他的超导磁体终端，或通过另一组同样结构的超导传输电缆、电流引线、室温铜电流排回流至电源系统形成完整的电流传输回路。如图1所示，所有的电流引线集成安装在电流引线罐11中，所有超导传输电缆集成安装在电流传输线管道12中，电流引线罐11与电流传输线管道12连通，并最终与超导磁体杜瓦13相连。对于冷却回路来说，制冷机产生的不同温度、流量、压力的冷质经过特定匹配的低温阀门和低温传输线连接至不同超导磁体的冷却入口，冷质完成冷却后回流至制冷机完成回收，所有的低温阀门集成安装在低温分配阀箱14中，所有的低温传输线集成安装在低温传输线管道15中，低温分配阀箱14与低温传输线管道15连通，并最终与超导磁体杜瓦13相连。虽然上述集中式电流和冷质的传输形式在超导托卡马克磁约束聚变装置中有过应用，但其结构只适用于中小尺寸的超导托卡马克，一般装置直径和高度低于10米。对于未来聚变堆使用的超导托卡马克，由于其装置直径与高度均达到或超过40米，且超导磁体与外部电源、低温、测控系统距离较远，集中式的电流和冷质传输已经无法满足超导磁体系统及托卡马克装置承载建筑的整体设计要求，且装配和维护成本高昂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于大型超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线，该馈线针对超导托卡马克中每一个或每一组超导磁体，分别设置一个独立的具有供电回路和供冷回路，并包含必要的信号采集通道，独立的馈线可以根据超导磁体的数量与位置，并依照承载超导托卡马克的建筑具体布局，分布在装置周围任何适当的空间位置；每一个馈线相互独立运行，这也就意味着托卡马克中的超导磁体或磁体组之间的供电、供冷互不干扰，这种做法有效的降低了馈线系统的安装难度，有力的减少了馈线系统的维护成本，极大的增加了馈线系统的运行稳定性。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：大型超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线，包括电流引线终端盒；两根高温超导电流引线被置入电流引线终端盒之中，并通过超导接头一与超导电缆一形成电连接；沿电流引线终端盒向内，与其连接的是过渡馈线组件；从电流引线终端盒延伸至此的超导电缆一通过超导接头二与过渡馈线组件中的超导电缆二连接，低温传输管路与过渡馈线组件中的低温传输线管路密封焊接，诊断信号线传输管路一与过渡馈线组件中的诊断信号线传输管路二密封焊接；沿过渡馈线组件向内连接的是内部馈线组件；超导电缆二通过超导接头三连接至内部馈线组件中的超导电缆三，低温传输线管路和诊断信号线传输管路二通过密封焊接连接至内部馈线组件之中的低温超导传输管路和诊断信号线传输管路三。所述电流引线终端盒为长方体形状壳体，为不锈钢材质，极限真空度达到10-3Pa以上；壳体四壁内安装有铝质冷屏，冷屏上配有冷却导管及多层绝热层；超导电缆一在电流引线终端盒中被预制成S型或U型。所述高温超导电流引线、超导接头一与超导电缆一被多组夹具固定在中央隔板之上；低温传输管路及诊断信号线传输管路一通过多组支撑平行布置在中央隔板两侧；低温阀门组件安装在电流引线终端盒顶部，低温阀门组件中含有多组低温阀门。所述过渡馈线组件为长直圆筒形状壳体，为不锈钢材质，其穿越生物屏蔽层设置；由G10材料隔板和波纹管构成的真空隔断结构隔绝过渡馈线组件和电流引线终端盒之间的真空连接。沿过渡馈线组件向内穿越托卡马克杜瓦壁连接内部馈线组件，内部馈线组件被密封在托卡马克杜瓦内部。所述高温超导电流引线包括室温端、换热器、高温超导段与低温超导段；室温端与电源母排连接，内部的热交换器采用星形叠片式设计；换热器采用翅片式结构，翅片宽3mm，翅片间间隙3mm；分流器两端分别于换热器与低温超导段焊接，高温超导段工作温度5K-65K，通过传导冷却；低温超导段中低温超导电缆一端与高温超导段焊接，另一端接入接头盒之中。所述超导接头一、超导接头二与超导接头三的结构相同，均包括超导缆；超导缆端部与接头盒通过压接后锡焊连接，两端接头盒之间设有中间塞片，填充块填充四面装配间隙后压接U型卡；冷却管连接两个接头盒端部伸出的冷质通道；上述连接完成后在外部包饶6mm厚绝缘层，并通过支撑连接到中央隔板上。若干个馈线分布在超导托卡马克的磁体系统周围，超导托卡马克的磁体系统由多个分布在特定位置的超导线圈组成，每一个馈线对应一个或多个超导线圈；超导电缆三、低温超导传输管路和诊断信号线传输管路三的末段与超导磁体中的对应接口连接。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的馈线之间互不干涉，可独立完成加工装配，其安装位置可布置在最适合与对应磁体连接的位置，降低了装配难度，节省了装置内部的连接空间，同时可依据建筑物布局分布在建筑物的不同层次，有利于实施日常维护。附图说明为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1所示为现有技术集中式馈线装置平面布局图；图2所示为超导托卡马克磁体分布式电流和冷质传输馈线系统配置图；图3所示为典型的分布式馈线配置图；图4所示为典型的分布式馈线中电流引线终端盒的横截面图；图5所示为典型的分布式馈线中过渡馈线组件的横截面图；图6所示为典型的分布式馈线中内部馈线组件的横截面图；图7所示为高温超导电流引线结构示意图；图8所示为超导接头结构示意图；图9所示为超导接头结构横截面图。具体实施方式下面结合图2至图9，对本专利技术的适用于大型超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线进行详细的说明。图2是根据本
技术实现思路
的完整的超导托卡马克磁体分布式电流和冷质传输馈线系统示例。超导托卡马克的磁体系统21由多个分布在特定位置的超导线圈组成，若干个馈线22分布在磁体系统21周围，每一个馈线22对应一个或多个超导线圈，向其传输电流、冷质、及测控信号。与图1中的集中式馈线系统相比，分布式馈线系统把电流的传输与冷质的传输回路有效的拆分并整合，这样做不是简单的平均化的分散，而是依据不同类型的超导磁体，按照线圈的功能、运行电流、空间位置做出最佳的优化组合。单个馈线22具备完整的供电、供冷、测量诊断的功能。馈线22之间互不干涉，可独立完成加工装配，其安本文档来自技高网...

【技术保护点】
大型超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线，其特征在于，包括电流引线终端盒(31)；两根高温超导电流引线(31.2)被置入电流引线终端盒(31)之中，并通过超导接头一(31.3)与超导电缆一(31.4)形成电连接；沿电流引线终端盒(31)向内，与其连接的是过渡馈线组件(32)；从电流引线终端盒延伸至此的超导电缆一(31.4)通过超导接头二(32.1)与过渡馈线组件(32)中的超导电缆二(32.2)连接，低温传输管路(31.6)与过渡馈线组件(32)中的低温传输线管路(32.3)密封焊接，诊断信号线传输管路一(31.7)与过渡馈线组件(32)中的诊断信号线传输管路二(32.4)密封焊接；沿过渡馈线组件(32)向内连接的是内部馈线组件(34)；超导电缆二(32.2)通过超导接头三(34.1)连接至内部馈线组件(34)中的超导电缆三(34.2)，低温传输线管路(32.3)和诊断信号线传输管路二(32.4)通过密封焊接连接至内部馈线组件(34)之中的低温超导传输管路(34.3)和诊断信号线传输管路三(34.4)。

【技术特征摘要】
1.大型超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线，其特征在于，包括电流引线终端盒(31)；两根高温超导电流引线(31.2)被置入电流引线终端盒(31)之中，并通过超导接头一(31.3)与超导电缆一(31.4)形成电连接；沿电流引线终端盒(31)向内，与其连接的是过渡馈线组件(32)；从电流引线终端盒延伸至此的超导电缆一(31.4)通过超导接头二(32.1)与过渡馈线组件(32)中的超导电缆二(32.2)连接，低温传输管路(31.6)与过渡馈线组件(32)中的低温传输线管路(32.3)密封焊接，诊断信号线传输管路一(31.7)与过渡馈线组件(32)中的诊断信号线传输管路二(32.4)密封焊接；沿过渡馈线组件(32)向内连接的是内部馈线组件(34)；超导电缆二(32.2)通过超导接头三(34.1)连接至内部馈线组件(34)中的超导电缆三(34.2)，低温传输线管路(32.3)和诊断信号线传输管路二(32.4)通过密封焊接连接至内部馈线组件(34)之中的低温超导传输管路(34.3)和诊断信号线传输管路三(34.4)。2.根据权利要求1所述的分布式电流和冷质传输馈线，其特征在于，所述电流引线终端盒(31)为长方体形状壳体，为不锈钢材质，极限真空度达到10-3Pa以上；壳体四壁内安装有铝质冷屏(31.1)，冷屏上配有冷却导管及多层绝热层；超导电缆一(31.4)在电流引线终端盒(31)中被预制成S型或U型。3.根据权利要求1所述的分布式电流和冷质传输馈线，其特征在于，所述高温超导电流引线(31.2)、超导接头一(31.3)与超导电缆一(31.4)被多组夹具固定在中央隔板(31.5)之上；低温传输管路(31.6)及诊断信号线传输管路一(31.7)通过多组支撑平行布置在中央隔板(31.5)两侧；低温阀门组件(31.8)安装在电流引线终端盒(31)顶部，低温阀门组件(31.8)中含有多组低温阀门。4.根据权利要求1所述的分布式电流和冷质...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋云涛，陆坤，黄雄一，丁开忠，周挺志，刘辰，刘承连，郑金星，程勇，沈光，温新杰，冉庆翔，韩全，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34