一种大型超导磁体的铌三锡管内电缆导体的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种大型超导磁体的铌三锡管内电缆导体的制作方法，包括以下步骤：对用作导体铠甲的不锈钢管进行清洗、打压检漏和探伤；将不锈钢管焊接成一根整管，并对焊缝的可能缺陷进行检测；将多级绞缆的超导电缆穿入不锈钢铠甲中；利用多级滚轮对导体进行缩径并成型，将导体内的空隙率控制在30%左右，并将导体制作成长方形导体；将成型后的长方形导体进行预弯，并进行整体打压检漏，制作成铌三锡管内电缆导体。由该方法制作的铌三锡管内电缆导体，可降低甚至消除由于电磁循环导致的导体超导性能退化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及超导磁体
，具体涉及ー种大型超导磁体的铌三锡管内电缆导体的制作方法。
技术介绍
管内电缆导体是将铌钛或铌三锡超导线通过多级扭绞成为超导电缆，再将超导电缆穿入不锈钢钢管中，通过缩径、成型，制作成管内电缆导体，采用超临界氦或超流氦进行迫流冷却。该方法提高了超导线和氦的接触面积，改善了传热条件，而且使得管内电缆导体具有良好的自支撑、较低的交流损耗、所需冷却介质少、运行安全可靠、性能高等特点，已成为大型超导磁体的首选导体，成功的应用在托卡马克装置、仿星器装置以及大型高场超导磁体当中。然而，近年来在国际热核聚变装置ITER的铌三锡管内电缆导体研发的过程中发现，在多次电磁循环之后，铌三锡超导导体的超导性能出现不可逆的性能退化，这将直接影响到大型超导磁体的长期稳定运行。通过大量的实验发现，由于热处理后的铌三锡材料具有很强的脆性，电磁循环中的洛伦兹力使得超导导体产生了很大的横向磁压，导致铌三锡材料的内部结构发生了变化，在局部产生了細微的裂纹，从而导致了超导导体性能的退化。因此不能直接采用原有铌钛管内电缆导体的设计理念，需要重新改进采用铌三锡超导材料的管内电缆导体以及超导电缆的设计，使之具有良好的自支撑，减少甚至消除由于电磁循环导致的性能退化。
技术实现思路
为解决现有技术中铌三锡管内电缆导体在多次电磁循环后出现的不可逆性能退化问题，制造出能够长期稳定运行的大型超导磁体。本专利技术提供ー种大型超导磁体的铌三锡管内电缆导体的制作方法，采用优化的多级绞缆铌三锡超导电缆、穿管、缩径、成型成长方形导体，并减小导体的空隙率，使得管内电缆导体内部的股线之间能够有更好的自支撑，减小由于横向磁压引起的位移和变形。本专利技术提供的大型超导磁体的铌三锡管内电缆导体，还将采用改进的316LN不锈钢管作为导体的铠甲，改进后的材料在低温下具有更接近于铌三锡超导线的热收缩系数， 减小由于铠甲和超导电缆热收缩系数不同而产生的超导电缆的应变，提高超导磁体的性能。本专利技术采用如下技术方案大型超导磁体的铌三锡管内电缆导体的制作方法，其特征在于包括以下步骤 (1)采用改进的316LN不锈钢管，对钢管进行清洗，确保钢管内无油脂、灰尘或其他微小颗粒物；并对每根钢管进行涡流探伤、超声探伤、打压和真空抽漏，要求漏率く lO^Pam3/So(2)将不锈钢管对接焊，焊接成一根整管，焊后检查焊缝内外表面，不允许有凹陷、 毛刺、焊瘤，焊缝内外凸台<0. Imm;对每道焊缝进行表面着色检查、内窥镜检视、X光和超声波探伤、打耐压以及真空检漏，并对每道焊缝用通规进行试通。 (3)制作可靠的穿缆接头，将多级绞缆的铌三锡超导电缆与钢绳连接起来，将超导电缆穿入不锈钢管中，实时监控拉カ和穿管速度，保证电缆能顺利穿管，同时不损伤电缆表(4)利用多级滚轮对导体进行缩径并成型，先将圆形的不锈钢管进行一定程度的缩径，再压制成长方形的导体，将导体内的空隙率控制在四-30%。30%的空隙率既保证了导体内有足够的空间通过液氦，又保证了导体内股线间的良好支撑；长方形的导体结构降低了超导磁体通电时导体内的电磁压力，减小了电磁力产生的横向磁压引起的超导股线的位移和形变。(5)将成型后的长方形导体进行预弯，收绕在卷筒上，并整体打压3MPa进行检漏， 使得漏率小于1X10_1Q Pam3/s，制作成铌三锡管内电缆导体。本专利技术导体铠甲采用改进的316LN不锈钢管，控制碳和氮的含量，并改变和限制其他组分含量，改进后的不锈钢材料在低温下具有更高的強度，同时具有更接近于铌三锡超导线的热收缩系数，减小由于铠甲和超导电缆热收缩系数不同而产生的超导电缆的应变，提高超导磁体的性能，对316LN的化学成分要求如下权利要求1. ー种大型超导磁体的铌三锡管内电缆导体的制作方法，其特征在于包括以下步骤(1)对导体铠甲的不锈钢管进行打压、检漏和探伤；(2)将不锈钢管焊接成一根整管，并对焊缝的可能缺陷进行检测；(3)将多级绞缆的超导电缆穿入不锈钢铠甲中；(4)利用多级滚轮对导体进行缩径并成型，将导体内的空隙率控制在四-30%，并将导体制作成长方形导体；(5)将成型后的长方形导体进行预弯，并进行整体打压检漏，制作成铌三锡管内电缆导体。全文摘要本专利技术公开了，包括以下步骤对用作导体铠甲的不锈钢管进行清洗、打压检漏和探伤；将不锈钢管焊接成一根整管，并对焊缝的可能缺陷进行检测；将多级绞缆的超导电缆穿入不锈钢铠甲中；利用多级滚轮对导体进行缩径并成型，将导体内的空隙率控制在30%左右，并将导体制作成长方形导体；将成型后的长方形导体进行预弯，并进行整体打压检漏，制作成铌三锡管内电缆导体。由该方法制作的铌三锡管内电缆导体，可降低甚至消除由于电磁循环导致的导体超导性能退化。文档编号H01B13/004GK102568705SQ20121000138公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日专利技术者匡光力, 潘引年, 王福堂, 谭运飞, 陈文革, 陈治友, 陈灼民 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭运飞，匡光力，陈文革，王福堂，陈灼民，潘引年，陈治友，
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：