CN107064832A - 超导导体临界电流及分流温度测试装置 - Google Patents

超导导体临界电流及分流温度测试装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107064832A
CN107064832A CN201710199808.0A CN201710199808A CN107064832A CN 107064832 A CN107064832 A CN 107064832A CN 201710199808 A CN201710199808 A CN 201710199808A CN 107064832 A CN107064832 A CN 107064832A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dewar
superconducting
sample
temperature
transformer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710199808.0A
Other languages
English (en)
Inventor
刘华军
施毅
武玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Institutes of Physical Science of CAS filed Critical Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority to CN201710199808.0A priority Critical patent/CN107064832A/zh
Publication of CN107064832A publication Critical patent/CN107064832A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • G01R33/1238—Measuring superconductive properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • G01R33/1238—Measuring superconductive properties
    • G01R33/1246—Measuring critical current

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超导导体临界电流及分流温度测试装置，包括有背场磁体、可变温样品杜瓦、超导变压器、低温系统、失超探测及失超保护系统，低温系统包括有低温制冷机、氦储液槽、超导变压器杜瓦、背场磁体杜瓦、低温传输管线。本发明适用于高背场下超导导体临界电流及分流温度测试，最大测试背场为10T，最大测试电流达50kA；本发明具有测试精度高、测试成本低、样品更换方便、测试周期短等优点。

Description

超导导体临界电流及分流温度测试装置
技术领域：
本发明涉及超导导体测试领域，具体涉及一种超导导体临界电流及分流温度测试装置。
背景技术：
超导技术广泛应用于聚变装置、高能粒子加速器、超导储能磁体、超导磁悬浮、生物医疗等领域。超导导体具有优异的性能，尤其是CICC导体具有较高的稳定性裕度、高绝缘击穿电压、较好的机械稳定性、低交流损耗等优点，是目前国际公认的聚变装置中大型超导磁体的首选导体。
超导导体的临界电流及分流温度是评价超导导体性能的重要指标，而之前超导导体性能测试均需要送往国外测量，测试成本很高，且测试周期长。
发明内容：
本发明提供了一种测试精度高、测试周期短、高背场、大电流超导导体临界电流及分流温度测试装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：包括有背场磁体、可变温样品杜瓦、超导变压器、低温系统，所述低温系统包括有低温制冷机、氦储液槽、超导变压器杜瓦、背场磁体杜瓦、低温传输管线，超导变压器外部设有超导变压器杜瓦，位于超导变压器杜瓦下方背场磁体杜瓦，背场磁体置于背场磁体杜瓦的底部，可变温样品杜瓦下端插入背场磁体中心，待测超导导体样品置于可变温样品杜瓦中，背场磁体为待测超导导体样品提供不同的背场环境，可变温样品杜瓦上端的样品杜瓦法兰与超导变压器杜瓦下端的超导变压器法兰密封连接；超导变压器初级线圈通过高温超导电流引线与外部电源连接，超导变压器次级线圈向下伸出两引脚从变压器杜瓦直接插入可变温样品杜瓦中并分别通过一个单室搭接接头连接在待测超导导体样品的两端，为待测超导导体样品提供电流；氦储液槽设置在超导变压器的上方，用于冷却高温超导电流引线及为超导变压器提供充足液氦；低温制冷机输出的超临界氦通过低温传输管线接至超导变压器杜瓦、可变温样品杜瓦中，用于对超导变压器次级线圈、待测超导导体样品及单室搭接接头进行迫流冷却；低温制冷机输出的液氦通过低温传输管线接至超导变压器杜瓦、背场磁体杜瓦中，用于对超导变压器初级线圈、背场磁体进行浸泡冷却；氦储液槽、超导变压器杜瓦、背场磁体杜瓦、可变温样品杜瓦中的气氦再分别通过低温传输管线返回至低温制冷机中。
所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述低温制冷机采用500W@4.5K制冷机。
所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述背场磁体自带有失超探测及失超保护系统。
所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述背场磁体由4个螺线管组成，整个磁体内径为338mm，高为600mm，4.2k中心磁场达7T，若对4.2k液氦进行抽气减压制取1.8k超流氦，磁体中心磁场可达10T，磁场方向为竖直方向。
所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于： 所述可变温样品杜瓦的孔径为280mm，里面设置有液氮冷屏，内部夹层进行抽真空处理，可以进行变温实验。
所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述可变温样品杜瓦的氦回路的氦进口处设置有加热器，用于分流温度测量时加热超临界氦。
所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述待测超导导体样品为半圆形，采用单螺旋绕法，最下面半匝线圈垂直于背场磁场方向，线圈两个端部经两边从侧面盘旋而上，与超导变压器的终端相连接。
所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述单室搭接接头包括无氧铜导电基板、不锈钢盖板、不锈钢预压盖板、不锈钢上座、不锈钢底座；所述无氧铜导电基板、不锈钢盖板、不锈钢预压盖板均留有两个圆形超临界氦通道，用于冷却接头，无氧铜导电基板与不锈钢盖板的连接采用真空钎焊，埋入接头盒的超导电缆采用预压灌锡的方法。
在测量导体分流温度时，首先保持样品电流及背场磁场强度为一定值，然后通过导体样品超临界氦回路入口处的加热器缓慢加热，直至发生失超，此时所对应的温度为导体分流温度。
对于临界电流测试，首先确定背场磁场强度及温度，然后逐步施加电流直至失超，根据失超判据就能得出导体的临界电流。
若需要更换样品时只需将变压器杜瓦与可变温样品杜瓦连接的接口法兰拆卸，再将整个变压器杜瓦吊起，然后在单室搭接接头处换新样品即可。
本发明适用于高背场下超导导体临界电流及分流温度测试，最大测试背场为10T，最大测试电流达50kA。
本发明的优点是：
本发明能够进行高背场（最大10T）、大电流（最大50kA）超导导体临界电流及分流温度测量。测试前需要对导体样品进行预弯处理及制作接头，样品采用单螺旋绕法，能够保证样品区域具有较高的磁场均匀度、较低自感和自场，便于同超导变压器连接且制作方便；采用的单室搭接接头具有便于拆卸、可重复使用、工艺易实现、冷却效果好，交流损耗较小，接触电阻小的优点。在更换导体样品时背场磁体杜瓦由于有可变温样品杜瓦的保护依然保持低温、真空环境不变，节约了大量的液氦也缩短了实验周期；本发明的测试装置具有测量精度高、测试成本低、测试周期短等优点。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-高温超导电流引线 2-氦储液槽 3-超导变压器初级线圈 4-超导变压器 5-超导变压器次级线圈 6-超导变压器杜瓦 7-超导变压器法兰 8-样品杜瓦法兰9-低温传输管线 10-变压器次级线圈引脚 11-背场磁体杜瓦 12-可变温样品杜瓦13-单室搭接接头 14-背场磁体 15-待测超导导体样品 16-低温制冷机
具体实施方式：
参见附图1。
超导导体临界电流及分流温度测试装置，包括有背场磁体14、可变温样品杜瓦12、超导变压器4、低温系统，低温系统包括有低温制冷机16、氦储液槽2、超导变压器杜瓦6、背场磁体杜瓦11、低温传输管线，超导变压器4外部设有超导变压器杜瓦6，位于超导变压器杜瓦6下方背场磁体杜瓦11，背场磁体14置于背场磁体杜瓦11的底部，可变温样品杜瓦12下端插入背场磁体14中心，待测超导导体样品15置于可变温样品杜瓦12中，背场磁体14为待测超导导体15样品提供不同的背场环境，可变温样品杜瓦12上端的样品杜瓦法兰8与超导变压器杜瓦6下端的超导变压器法兰7密封连接；超导变压器初级线圈3通过高温超导电流引线1与外部电源连接，超导变压器次级线圈5向下伸出两引脚从变压器杜瓦6直接插入可变温样品杜瓦12中并分别通过一个单室搭接接头13连接在待测超导导体样品15的两端，为待测超导导体样品15提供电流；氦储液槽2设置在超导变压器4的上方，用于冷却高温超导电流引线1及为超导变压器4提供充足液氦；低温制冷机16输出的超临界氦通过低温传输管线接至超导变压器杜瓦6、可变温样品杜瓦12中，用于对超导变压器次级线圈5、待测超导导体样品15及单室搭接接头13进行迫流冷却；低温制冷机16输出的液氦通过低温传输管线接至超导变压器杜瓦6、背场磁体杜瓦11中，用于对超导变压器初级线圈3、背场磁体14进行浸泡冷却；氦储液槽2、超导变压器杜瓦6、背场磁体杜瓦11、可变温样品杜瓦12中的气氦再分别通过低温传输管线返回至低温制冷机16中。
低温制冷机16采用500W@4.5K制冷机。背场磁体14自带有失超探测及失超保护系统。背场磁体14由4个螺线管组成，整个磁体内径为338mm，高为600mm，4.2k中心磁场达7T，若对4.2k液氦进行抽气减压制取1.8k超流氦，磁体中心磁场可达10T，磁场方向为竖直方向。
可变温样品杜瓦12的孔径为280mm，里面设置有液氮冷屏，内部夹层进行抽真空处理，可以进行变温实验。可变温样品杜瓦12的氦回路的氦进口处设置有加热器，用于分流温度测量时加热超临界氦。
在导体测试前，需要对待测超导导体样品15进行预弯处理、制作接头及安装测试传感器。待测超导导体样品15为半圆形，采用单螺旋绕法，最下面半匝线圈垂直于背场磁场方向，线圈两个端部经两边从侧面盘旋而上，与超导变压器的终端相连接。
单室搭接接头13包括无氧铜导电基板、不锈钢盖板、不锈钢预压盖板、不锈钢上座、不锈钢底座；所述无氧铜导电基板、不锈钢盖板、不锈钢预压盖板均留有两个圆形超临界氦通道，用于冷却接头，无氧铜导电基板与不锈钢盖板的连接采用真空钎焊，埋入接头盒的超导电缆采用预压灌锡的方法。
在测量导体分流温度时，首先保持样品电流及背场磁场强度为一定值，然后通过导体样品超临界氦回路入口处的加热器缓慢加热，直至发生失超，此时所对应的温度为导体分流温度。对于临界电流测试，首先确定背场磁场强度及温度，然后逐步施加电流直至失超，根据失超判据就能得出导体的临界电流。
若需要更换待测超导导体样品15时只需将超导变压器杜瓦6与可变温样品杜瓦11连接的超导变压器法兰7和样品杜瓦8拆卸，再将整个超导变压器杜瓦6吊起，然后在单室搭接接头13处换新样品即可。

Claims (8)

1.超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：包括有背场磁体、可变温样品杜瓦、超导变压器、低温系统，所述低温系统包括有低温制冷机、氦储液槽、超导变压器杜瓦、背场磁体杜瓦、低温传输管线，超导变压器外部设有超导变压器杜瓦，位于超导变压器杜瓦下方背场磁体杜瓦，背场磁体置于背场磁体杜瓦的底部，可变温样品杜瓦下端插入背场磁体中心，待测超导导体样品置于可变温样品杜瓦中，背场磁体为待测超导导体样品提供不同的背场环境，可变温样品杜瓦上端的样品杜瓦法兰与超导变压器杜瓦下端的超导变压器法兰密封连接；超导变压器初级线圈通过高温超导电流引线与外部电源连接，超导变压器次级线圈向下伸出两引脚从变压器杜瓦直接插入可变温样品杜瓦中并分别通过一个单室搭接接头连接在待测超导导体样品的两端，为待测超导导体样品提供电流；氦储液槽设置在超导变压器的上方，用于冷却高温超导电流引线及为超导变压器提供充足液氦；低温制冷机输出的超临界氦通过低温传输管线接至超导变压器杜瓦、可变温样品杜瓦中，用于对超导变压器次级线圈、待测超导导体样品及单室搭接接头进行迫流冷却；低温制冷机输出的液氦通过低温传输管线接至超导变压器杜瓦、背场磁体杜瓦中，用于对超导变压器初级线圈、背场磁体进行浸泡冷却；氦储液槽、超导变压器杜瓦、背场磁体杜瓦、可变温样品杜瓦中的气氦再分别通过低温传输管线返回至低温制冷机中。
2.根据权利要求1所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述低温制冷机采用500W@4.5K制冷机。
3.根据权利要求1所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述背场磁体自带有失超探测及失超保护系统。
4.根据权利要求3所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述背场磁体由4个螺线管组成，整个磁体内径为338mm，高为600mm，磁场方向为竖直方向。
5.根据权利要求1所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于： 所述可变温样品杜瓦的孔径为280mm，里面设置有液氮冷屏，内部夹层进行抽真空处理，可以进行变温实验。
6.根据权利要求5所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述可变温样品杜瓦的氦回路的氦进口处设置有加热器，用于分流温度测量时加热超临界氦。
7.根据权利要求1所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述待测超导导体样品为半圆形，采用单螺旋绕法，最下面半匝线圈垂直于背场磁场方向，线圈两个端部经两边从侧面盘旋而上，与超导变压器的终端相连接。
8.根据权利要求1所述的超导导体临界电流及分流温度测试装置，其特征在于：所述单室搭接接头包括无氧铜导电基板、不锈钢盖板、不锈钢预压盖板、不锈钢上座、不锈钢底座；所述无氧铜导电基板、不锈钢盖板、不锈钢预压盖板均留有两个圆形超临界氦通道，用于冷却接头，无氧铜导电基板与不锈钢盖板的连接采用真空钎焊，埋入接头盒的超导电缆采用预压灌锡的方法。
CN201710199808.0A 2017-03-30 2017-03-30 超导导体临界电流及分流温度测试装置 Pending CN107064832A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710199808.0A CN107064832A (zh) 2017-03-30 2017-03-30 超导导体临界电流及分流温度测试装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710199808.0A CN107064832A (zh) 2017-03-30 2017-03-30 超导导体临界电流及分流温度测试装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107064832A true CN107064832A (zh) 2017-08-18

Family

ID=59617925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710199808.0A Pending CN107064832A (zh) 2017-03-30 2017-03-30 超导导体临界电流及分流温度测试装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107064832A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110082066A (zh) * 2019-05-29 2019-08-02 天津商业大学 受下游非均匀换热影响的分流性能测试实验系统
CN110308175A (zh) * 2019-07-29 2019-10-08 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液氦贮存以及液氦温区下多层绝热材料测试的装置
CN110873852A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 西部超导材料科技股份有限公司 一种wic镶嵌线临界电流测量用样品的制备方法
CN111366879A (zh) * 2018-12-24 2020-07-03 核工业西南物理研究院 一种高温超导带材及其线缆接头的测试装置及测试方法
CN111983533A (zh) * 2020-08-02 2020-11-24 南京大学 一种应用于多种低温平台的超导测试装置
CN113557579A (zh) * 2019-03-06 2021-10-26 托卡马克能量有限公司 传输电流饱和的hts磁体
CN116256590A (zh) * 2023-05-16 2023-06-13 中国科学院合肥物质科学研究院 一种高温超导电缆及线圈交流损耗测试装置及测试方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101446609A (zh) * 2008-11-25 2009-06-03 中国电力科学研究院 一种高温超导带材临界电流特性的测量装置
CN105988053A (zh) * 2016-03-07 2016-10-05 中国科学院合肥物质科学研究院 一种cicc导体性能测试系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101446609A (zh) * 2008-11-25 2009-06-03 中国电力科学研究院 一种高温超导带材临界电流特性的测量装置
CN105988053A (zh) * 2016-03-07 2016-10-05 中国科学院合肥物质科学研究院 一种cicc导体性能测试系统

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘华军等: "7T大口径NbT超导磁体降温通电实验", 《超导技术》 *
刘华军等: "传导冷却50kA CICC导体接头设计", 《低温工程》 *
张华辉等: "Bi-2223/Ag高温超导带材临界电流实验研究", 《超导技术》 *
彭晋卿等: "ITER CC导体测试装置低温系统设计", 《安徽省新能源技术创新与产业发展博士科技论坛论文集》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110873852A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 西部超导材料科技股份有限公司 一种wic镶嵌线临界电流测量用样品的制备方法
CN111366879A (zh) * 2018-12-24 2020-07-03 核工业西南物理研究院 一种高温超导带材及其线缆接头的测试装置及测试方法
CN113557579A (zh) * 2019-03-06 2021-10-26 托卡马克能量有限公司 传输电流饱和的hts磁体
CN113557579B (zh) * 2019-03-06 2023-10-13 托卡马克能量有限公司 传输电流饱和的hts磁体
CN110082066A (zh) * 2019-05-29 2019-08-02 天津商业大学 受下游非均匀换热影响的分流性能测试实验系统
CN110308175A (zh) * 2019-07-29 2019-10-08 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液氦贮存以及液氦温区下多层绝热材料测试的装置
CN110308175B (zh) * 2019-07-29 2024-02-02 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液氦贮存以及液氦温区下多层绝热材料测试的装置
CN111983533A (zh) * 2020-08-02 2020-11-24 南京大学 一种应用于多种低温平台的超导测试装置
CN116256590A (zh) * 2023-05-16 2023-06-13 中国科学院合肥物质科学研究院 一种高温超导电缆及线圈交流损耗测试装置及测试方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107064832A (zh) 超导导体临界电流及分流温度测试装置
CN102110510B (zh) 磁共振成像系统的线圈、线圈的冷却装置及方法
CN105987923B (zh) 用于软x射线磁圆二色的低温样品操纵台
Verweij et al. 1.9 K test facility for the reception of the superconducting cables for the LHC
CN202794074U (zh) 一种基于低温制冷机的高温超导转变温度测量装置
CN1885448A (zh) 产生脉冲磁场的设备
CN105794006B (zh) 超导磁铁、mri以及nmr
CN107092000A (zh) 超导电缆及导体临界电流测试装置
CN106601422A (zh) 一种传导冷却高温超导磁体的温度控制系统及其控制方法
CN112327110A (zh) 一种基于制冷机传导冷却的宽温区液体介质环境试验装置
CN107884731B (zh) 一种扭转式超导带材临界电流检测装置
Miyoshi et al. HTS coil test facility in a large bore 20 T resistive magnet at LNCMI
CN105116243B (zh) 低温绝缘高温超导电缆通电导体电气特性实验装置
CN210041676U (zh) 高温超导无绝缘磁体
Grivon et al. YBaCuO current lead for liquid helium temperature applications
CN108051646A (zh) 无液氦量子霍尔电阻传递装置
CN206301628U (zh) 一种超导磁体充放电用超导电缆
CN106526354A (zh) 一种用于高温超导材料测试的恒温固氮冷却系统
Wang et al. A Large-bore HTS magnet for generating AC magnetic field
Modica et al. Behavior of $ rm MgB_2 $ Reacted and Wound Coils From 14 K to 32 K in a Cryogen Free Apparatus
CN105044573B (zh) 高温超导电力装置的低温高电压局部放电实验和测试装置
CN206096305U (zh) 用于高温超导材料测试的恒温固氮冷却装备
Komagome et al. AC loss measurement of double pancakes wound with MgB 2 Rutherford type superconductor
Guo et al. Manufacture and performance test of 3.5 T high temperature superconducting coils for the magnetic separation
CN218781828U (zh) 一种低温测量系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170818

RJ01 Rejection of invention patent application after publication