RU2557090C2 - Superconducting solenoid with corrugated magnetic field for plasma retention - Google Patents

Superconducting solenoid with corrugated magnetic field for plasma retention Download PDF

Info

Publication number
RU2557090C2
RU2557090C2 RU2013120435/07A RU2013120435A RU2557090C2 RU 2557090 C2 RU2557090 C2 RU 2557090C2 RU 2013120435/07 A RU2013120435/07 A RU 2013120435/07A RU 2013120435 A RU2013120435 A RU 2013120435A RU 2557090 C2 RU2557090 C2 RU 2557090C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solenoid
magnetic field
plasma
superconducting
superconducting solenoid
Prior art date
Application number
RU2013120435/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013120435A (en
Inventor
Вадим Александрович Яровой
Станислав Леонидович Синицкий
Максим Владимирович Иванцивский
Андрей Алексеевич Шошин
Александр Владимирович Бурдаков
Алексей Владимирович Брагин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН)
Priority to RU2013120435/07A priority Critical patent/RU2557090C2/en
Publication of RU2013120435A publication Critical patent/RU2013120435A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2557090C2 publication Critical patent/RU2557090C2/en

Links

Landscapes

  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to physics of plasma. Proposed solenoid allows creation in space area of LxD of 1.6 m x 0.16 man axially symmetric magnetic field, constant in time, with corrugation interval of 0.43 m, maximum and minimum field magnitudes at solenoid axis of 7.3 and 4 Tl, respectively. Current in solenoid windings is varied to vary trial ratio in the range R = 1÷1.8 m. Solenoid design allows fitting of several identical solenoids to create elongated magnetic field of corrugated configuration, for example, three sections arranged sequentially to induce magnetic field in length about 5 m. Since solenoid is intended for experiments with high-temperature nuclear plasma its design incorporates required protection against heat effects of plasma radiation brought to solenoid superconducting part.
EFFECT: higher reliability.
4 cl, 1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Физика плазмы, управляемый термоядерный синтез, удержание плазмы магнитнымPlasma physics, controlled thermonuclear fusion, plasma confinement by magnetic

полемby the field

Уровень техникиState of the art

В качестве аналога изобретения можно привести сверхпроводящий поляризующий магнит для подвижной поляризованной мишени, изготовленный в Дубне [1]. Основной частью данной установки является горизонтальный сверхпроводящий соленоид. Его обмотки выполнены из NbTi провода, пропитаны эпоксидным компаундом и помещены в горизонтальный криостат, что полностью соответствует предлагаемой компоновке изобретения. Внутренний диаметр кожуха соленоида используется как стенка вакуумной камеры, в которой проводится эксперимент, что также соответствует нашей задачи.As an analogue of the invention, a superconducting polarizing magnet for a movable polarized target made in Dubna can be given [1]. The main part of this installation is a horizontal superconducting solenoid. Its windings are made of NbTi wires, impregnated with an epoxy compound and placed in a horizontal cryostat, which fully corresponds to the proposed layout of the invention. The inner diameter of the solenoid casing is used as the wall of the vacuum chamber in which the experiment is conducted, which also corresponds to our task.

Однако, в отличие от предлагаемой нами конструкции, данный соленоид создает однородное магнитное поле посредством основной катушки с компенсацией кривизны линий магнитного поля на краях при помощи независимых вспомогательных секций. Такая конструкция не может быть использована для создания гофрированного магнитного поля. Второй важный аспект - это отсутствие в данной конструкции силовых элементов, обеспечивающих удержание соленоида в продольном направлении при возникновении больших усилий вдоль оси магнитного поля. Такие нагрузки будут возникать при последовательной установки соленоидов, один за другим, вследствие взаимного притяжения/отталкивания соседних соленоидов.However, unlike our design, this solenoid creates a uniform magnetic field through the main coil with compensation of the curvature of the magnetic field lines at the edges using independent auxiliary sections. Such a design cannot be used to create a corrugated magnetic field. The second important aspect is the lack of power elements in this design, which ensure that the solenoid is held in the longitudinal direction when large forces occur along the axis of the magnetic field. Such loads will occur during the sequential installation of solenoids, one after another, due to the mutual attraction / repulsion of adjacent solenoids.

Внутренняя стенка кожуха соленоида, она же стенка вакуумной камеры для проведения эксперимента, не оснащена никаким механизмом теплосъема, что может привести к недопустимому нагреву соленоида и выходу его из режима сверхпроводимости, в результате прогрева стенки излучением от плазмы.The inner wall of the solenoid casing, it is the wall of the vacuum chamber for the experiment, is not equipped with any heat removal mechanism, which can lead to unacceptable heating of the solenoid and its exit from the superconductivity mode, as a result of heating the wall by radiation from the plasma.

Другим аналогом может служить сверхпроводящая магнитная система для источника ионов DECRIS-SC [2]. Особенностями данной системы являются наличие криокулера для криостатирования магнита и возможность создания специальной (неоднородной) конфигурации магнитного поля. Данная система наиболее приближена к предложенной нами схеме соленоида, т.к. имеет возможность создавать гофрированную конфигурацию магнитного поля и позволяет варьировать пробочное отношение при помощи изменения величины токов в независимых обмотках. В дополнение к этому в данной схеме используется криокулер для криостатирования объема соленоида, что совпадает с нашей схемой соленоида.Another analogue can be a superconducting magnetic system for a source of ions DECRIS-SC [2]. The features of this system are the presence of a cryocooler for cryostatization of the magnet and the ability to create a special (heterogeneous) configuration of the magnetic field. This system is closest to the proposed solenoid circuit, because has the ability to create a corrugated configuration of the magnetic field and allows you to vary the cork ratio by changing the magnitude of the currents in independent windings. In addition to this, this scheme uses a cryocooler to cryostat the volume of the solenoid, which coincides with our solenoid scheme.

Однако в данной схеме существует ряд недостатков, не позволяющих их использовать для создания продолжительной ловушки плазмы, т.е. системы, в которой данные соленоиды будут установлены последовательно друг за другом. Во-первых, эта система на содержит силовых элементов, препятствующих нагрузкам вдоль оси соленоида, возникающих вследствие взаимного притяжения/отталкивания соседних соленоидов. Во-вторых, при таком соединении данных соленоидов на стыке соленоидов будут возникать провалы магнитного поля недопустимой величины. В-третьих, нет возможности пересмотреть конструкцию для увеличения числа катушек в соленоиде для увеличения числа пробок на протяжении его длины.However, in this scheme, there are a number of drawbacks that do not allow them to be used to create a long plasma trap, i.e. system in which these solenoids will be installed sequentially one after another. Firstly, this system does not contain power elements that impede loads along the axis of the solenoid that arise due to the mutual attraction / repulsion of neighboring solenoids. Secondly, with such a combination of these solenoids at the junction of the solenoids, dips of an unacceptable magnetic field will occur. Thirdly, there is no way to revise the design to increase the number of coils in the solenoid to increase the number of plugs over its length.

Литература:Literature:

1. Н.Г. Анищенко и др. Сверхпроводящий магнит с высокой однородностью магнитного поля для подвижной поляризованной мишени // Краткие сообщения ОИЯИ №6[92]-98, стр.49-54.1. N.G. Anishchenko et al. Superconducting magnet with high magnetic field uniformity for a moving polarized target // JINR Brief Communications No. 6 [92] -98, pp. 49-54.

2. Н.Г. Анищенко и др. Сверхпроводящая магнитная система с криокулером для источника ионов DECRIS-SC // Письма в ЭЧАЯ. 2006. Т.3, №1(130). С.45-62.2. N.G. Anishchenko et al. Superconducting magnetic system with cryocooler for ion source DECRIS-SC // Letters in ECHAYA. 2006. V.3, No 1 (130). S.45-62.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

1.1 Сверхпроводящий соленоид с гофрированным магнитным полем позволяет получить в области пространства длиной 1,6 м и диаметром 0,16 м постоянное по времени аксиально-симметричное магнитное поле с периодом гофрировки 0,43 м с максимальным и минимальным значениями поля на оси соленоида 7,3 Тл и 4 Тл, соответственно. Изменением токов в обмотках соленоида пробочное отношение можно изменять в пределах R=1÷1,8.1.1 A superconducting solenoid with a corrugated magnetic field allows to obtain an axially symmetric magnetic field with a corrugation period of 0.43 m with a maximum and minimum field value on the axis of the solenoid 7.3 in a space region 1.6 m long and 0.16 m long T and 4 T, respectively. By changing the currents in the solenoid windings, the cork ratio can be changed within the range of R = 1 ÷ 1.8.

1.2 Данный соленоид предназначен для удержания высокотемпературной плазмы в термоядерной установке ГДМЛ (газодинамическая многопробочная ловушка). Сверхпроводящие обмотки соленоида позволяют создавать гофрированное магнитное поле большой величины (7,3 Тл) и поддерживать его в течение длительного времени от 1 час до нескольких месяцев. Данные параметры принципиальны и крайне важны для удержания термоядерной плазмы. Большое магнитное поле ловушки, направленное вдоль границы плазмы, должно существенно подавить потери плазмы поперек магнитного поля. Наличие гофрировки и большое пробочное отношение позволят уменьшить потери вдоль магнитного поля и существенно увеличить время жизни плазмы. Возможность создания постоянного, а не импульсного поля, открывает перспективу проведения экспериментов в режиме с длительным удержанием термоядерной плазмы, в котором подпитка плазмы для компенсации ее потерь возможна с помощью расположенного на торце плазменного источника. Кроме того, конструкция данного соленоида допускает возможность плавного изменения степени гофрировки магнитного поля путем изменения соотношения токов в двух независимых обмотках магнитных катушек, из которых состоит соленоид.1.2 This solenoid is designed to hold high-temperature plasma in a thermonuclear installation GDML (gas-dynamic multi-plug trap). Superconducting solenoid windings allow you to create a large corrugated magnetic field (7.3 T) and maintain it for a long time from 1 hour to several months. These parameters are fundamental and extremely important for the retention of thermonuclear plasma. A large magnetic field of the trap, directed along the plasma boundary, should substantially suppress plasma losses across the magnetic field. The presence of corrugation and a large cork ratio will reduce losses along the magnetic field and significantly increase the plasma lifetime. The possibility of creating a constant, rather than a pulsed field, opens up the prospect of conducting experiments in the regime with long-term confinement of a thermonuclear plasma, in which plasma can be replenished to compensate for its losses with the help of a plasma source located at the end. In addition, the design of this solenoid allows the possibility of a smooth change in the degree of corrugation of the magnetic field by changing the ratio of currents in two independent windings of the magnetic coils that make up the solenoid.

2. Признаки, используемые для характеристики устройства2. Features used to characterize the device

Целиком устройство имеет цилиндрическую форму и состоит из (см. приложение): 1. Катушка магнитного поля. Семь таких катушек, образующих секцию соленоида, расположены соосно одна за другой внутри заливной гелиевой камеры. Каждая магнитная катушка состоит из двух отдельных обмоток, намотанных одна поверх другой и закрепленных бандажом из нержавеющей проволоки. Обмотки одного типа соединены последовательно внутри секции соленоида и могут запитываться независимо от различных источников питания. Внутренняя обмотка имеет 34 слоя по 209 витков, а наружная -12 слоев с таким же количеством витков. Обмотка выполнена сверхпроводящим кабелем диаметром 0,91 мм на основе NbTi сплава с отношением NbTi/Cu - 1/1,42. Сверхпроводящий кабель намотан на изолированную стеклолентой толстостенную медную обечайку и пропитан под давлением эпоксидной смолой с наполнителем для выравнивания КТР. Две цепи последовательно соединенных наружных и внутренних обмоток магнитных катушек имеют отдельные токовводы, что позволяет варьировать соотношение токов в них, тем самым плавно перестраивая конфигурацию магнитного поля соленоида от квазиоднородной с R≅l до гофрированной с R≅l,8. Данная опция существенно увеличивает гибкость соленоида в подборе необходимой конфигурации магнитного поля, обеспечивающей эффективное удержание плазмы.The whole device has a cylindrical shape and consists of (see Appendix): 1. Magnetic field coil. Seven of these coils, forming a section of the solenoid, are located coaxially one after another inside the filler helium chamber. Each magnetic coil consists of two separate windings wound one on top of the other and secured with a stainless steel bandage. The windings of the same type are connected in series inside the section of the solenoid and can be powered independently of various power sources. The inner winding has 34 layers of 209 turns, and the outer 12 layers with the same number of turns. The winding is made of a superconducting cable with a diameter of 0.91 mm based on an NbTi alloy with a ratio of NbTi / Cu - 1 / 1.42. The superconducting cable is wound on a glass-insulated thick-walled copper shell and impregnated under pressure with an epoxy resin with a filler to equalize KTP. Two chains of serially connected external and internal windings of the magnetic coils have separate current leads, which makes it possible to vary the ratio of currents in them, thereby smoothly rearranging the magnetic field configuration of the solenoid from quasihomogeneous with R≅l to corrugated with R≅l, 8. This option significantly increases the flexibility of the solenoid in the selection of the necessary magnetic field configuration, which ensures effective plasma confinement.

2. Гелиевая камера. Она представляет собой сваренный из листовой нержавеющей стали цилиндрический вакуумный объем диаметром 0,6 м и длиной 1,5 м с толщиной стенок 12 мм, оканчивающийся прочными торцевыми фланцами толщиной 15 мм. Кроме того прочность камеры усиливают ребра жесткости, расположенные в местах стыка цилиндрической поверхности с фланцами. Высокие требования к прочности конструкции гелиевой камеры обусловлены тем, что она, во-первых, воспринимает нагрузку величиной около 25 тонн со стороны магнитных катушек при взаимодействии двух соседних секций соленоида, а, во-вторых, она должна удерживать давление испаренного жидкого гелия, возникающее при выделении части магнитной энергии внутри гелиевой камеры при срыве сверхпроводимости соленоида. В гелиевой камере предусмотрена специальная горловина для заливки жидкого гелия, предназначенного для охлаждения катушек магнитного поля и перевода их в сверхпроводящее состояние. Гелиевая камера подвешена на растяжках из прочных кевларовых тросов, которые удерживают ее в центральном положении относительно внешнего кожуха и не дают смещаться больше чем на 1 -2 мм при воздействии магнитным полем соседней секции соленоида. Каждая растяжка имеет регулировку натяжения с переходом из атмосферы в вакуум, которая необходима для центровки гелиевой камеры и выборки слабины троса. Крепление растяжек на камере осуществлено таким образом, чтобы изменение линейных размеров гелиевой камеры при захолаживании до 4К и нагреве до комнатной температуры не меняло натяжение растяжек.2. Helium chamber. It is a cylindrical vacuum volume welded from sheet stainless steel with a diameter of 0.6 m and a length of 1.5 m with a wall thickness of 12 mm, ending with durable end flanges with a thickness of 15 mm. In addition, stiffeners located at the junction of the cylindrical surface with the flanges reinforce the strength of the chamber. High requirements for the strength of the helium chamber design are due to the fact that, firstly, it accepts a load of about 25 tons from the side of the magnetic coils during the interaction of two adjacent sections of the solenoid, and, secondly, it must withstand the pressure of the evaporated liquid helium arising from the release of part of the magnetic energy inside the helium chamber when the superconductivity of the solenoid is disrupted. A special neck is provided in the helium chamber for pouring liquid helium, designed to cool the magnetic field coils and transfer them to the superconducting state. The helium chamber is suspended on braces made of durable Kevlar cables that hold it in a central position relative to the outer casing and prevent it from moving more than 1–2 mm when exposed to a neighboring section of the solenoid by a magnetic field. Each stretch has a tension adjustment with the transition from the atmosphere to vacuum, which is necessary for centering the helium chamber and sampling the slack of the cable. Stretch marks are mounted on the chamber in such a way that changing the linear dimensions of the helium chamber during cooling to 4K and heating to room temperature does not change the stretch marks tension.

Вторая функция данных растяжек - обеспечение компенсации сил, направленных вдоль оси соленоида, при установке нескольких соленоидов последовательно друг за другом.The second function of these stretch marks is to provide compensation for the forces directed along the axis of the solenoid when installing several solenoids in series with each other.

3. Тепловые экраны. Поскольку внешний кожух находится при комнатной температуре, а гелиевая камера - при температуре жидкого гелия, то необходимо подавить потоки тепла за счет инфракрасного излучения стенок кожуха, а также теплопроводности по растяжкам с внешнего кожуха на гелиевую камеру. Для этой цели в конструкции предусмотрены два вложенных друг в друга тепловых экрана, которые поддерживаются криокулерами при температурах 20°К и 60°К. Каждый из экранов представляет собой тонкостенную (3 мм) замкнутую оболочку, образованную внешним и внутренним цилиндрами, соединенными торцевыми фланцами. Оболочки экранов изготовлены из медных листов и имеют разрез вдоль оси цилиндра по всей образующей для предотвращения появления азимутальных токов Фуко во время подъема и снижения магнитного поля в соленоиде. Для придания механической прочности края разреза скрепляются с помощью диэлектрической вставки, которая крепится к краям экрана посредством заклепок. Экраны монтируются на гелиевой камере с помощью диэлектрических шпеньков, задающих величину зазоров между экранами и камерой. Растяжки из кевлара проходят сквозь экраны в специальных отверстиях, а теплоприток по ним за счет теплопроводности с наружного кожуха снимается на экраны с помощью медных канатиков.3. Thermal screens. Since the outer casing is at room temperature, and the helium chamber is at liquid helium temperature, it is necessary to suppress heat fluxes due to infrared radiation of the casing walls, as well as thermal conductivity along the streamers from the outer casing to the helium chamber. For this purpose, the design provides two heat shields enclosed in each other, which are supported by cryocoolers at temperatures of 20 ° K and 60 ° K. Each of the screens is a thin-walled (3 mm) closed shell formed by the outer and inner cylinders connected by end flanges. The shells of the screens are made of copper sheets and have a cut along the cylinder axis along the entire generatrix to prevent the appearance of Foucault azimuthal currents during the rise and decrease in the magnetic field in the solenoid. To give mechanical strength, the edges of the cut are fastened with a dielectric insert, which is attached to the edges of the screen by rivets. The screens are mounted on a helium chamber with the help of dielectric pegs that specify the size of the gaps between the screens and the camera. Stretch marks made of Kevlar pass through the screens in special holes, and the heat gain through them due to the heat conduction from the outer casing is removed on the screens using copper ropes.

4. Внешний кожух. Этот кожух представляет собой тороид прямоугольного сечения, состоящий из наружной и внутренней цилиндрических поверхностей и замыкающих их торцевых фланцев. Наружная цилиндрическая оболочка кожуха изготовлена из листовой нержавеющей стали и имеет толщину 8 мм. По краям к ней приварены утолщения для монтажа съемных торцевых фланцев. Один из фланцев сварен с внутренней цилиндрической оболочкой, имеющей диаметр 0,16 м, которая соединяется с противоположным фланцем посредством вакуумного уплотнения. Внешний кожух в процессе эксплуатации выполняет три функции. Во-первых, он является основой всей конструкции сверхпроводящего соленоида: на нем установлены системы подвески и натяжения растяжек, прочно удерживающих внутренние тепловые экраны и гелиевую камеру по центру системы. Помимо этого он соединяется с соседними секциями соленоида через торцевые фланцы, и, наконец, он своим весом опирается на передвижную опорную тележку, катающуюся по двум рельсам. Вторая функция кожуха - обеспечить вакуумные условия внутри своего объема для уменьшения теплопритока к экранам и гелиевой камере. В-третьих, внутренний цилиндр кожуха сам является вакуумной камерой, внутри которой планируется создавать и удерживать термоядерную плазму. Так как в процессе эксплуатации внутренний цилиндр будет подвержен большим тепловым нагрузкам под воздействием потоков частиц и излучения из нагретой плазмы, для его охлаждения предусмотрена прокачка охлаждающей жидкости во внутренних полостях, устроенных в стенках этого цилиндра. Жидкость будет подводиться к внутреннему цилиндру через каналы в торцевом фланце, к которому приварен этот цилиндр.4. The outer casing. This casing is a toroid of rectangular cross section, consisting of the outer and inner cylindrical surfaces and the end flanges closing them. The outer cylindrical shell of the casing is made of sheet stainless steel and has a thickness of 8 mm. Thickenings are welded along the edges for mounting removable end flanges. One of the flanges is welded with an inner cylindrical shell having a diameter of 0.16 m, which is connected to the opposite flange by means of a vacuum seal. The external casing during operation has three functions. Firstly, it is the basis of the entire construction of the superconducting solenoid: it is equipped with suspension and tension systems for stretch marks that firmly hold the internal heat shields and the helium chamber in the center of the system. In addition, it connects to neighboring sections of the solenoid through end flanges, and, finally, its weight rests on a mobile support trolley rolling on two rails. The second function of the casing is to provide vacuum conditions within its volume to reduce heat gain to the screens and the helium chamber. Thirdly, the inner cylinder of the casing itself is a vacuum chamber, inside of which it is planned to create and hold a thermonuclear plasma. Since during operation the inner cylinder will be subject to high thermal loads under the influence of particle flows and radiation from the heated plasma, for its cooling, it is possible to pump coolant in the internal cavities located in the walls of this cylinder. Fluid will be supplied to the inner cylinder through channels in the end flange to which this cylinder is welded.

5. Тепловая изоляция. Для существенного подавления теплопритока к гелиевой камере за счет инфракрасного излучения стенок внешнего кожуха вся поверхность кожуха изнутри выстлана суперизоляцией, представляющей собой многослойное пленочное покрытие с напылением. Все отверстия в суперизоляции сделаны в виде разрезов, через которые пропускаются элементы креплений, растяжки и т.д.5. Thermal insulation. To significantly suppress the heat influx to the helium chamber due to infrared radiation from the walls of the outer casing, the entire surface of the casing is lined with superinsulation on the inside, which is a multilayer film coating with spraying. All holes in the superinsulation are made in the form of cuts through which fastener elements, extensions, etc. are passed.

6. Криокулер. На внешнем кожухе закреплены три криокулера, обеспечивающих криостатирование сверхпроводящей обмотки. Криокулеры соединены непосредственно с гелиевым объемом и тепловыми экранами медными шинами, обеспечивающими теплосъем.6. Cryocooler. Three cryocoolers are mounted on the outer casing, providing cryostatting of the superconducting winding. Cryocoolers are connected directly to the helium volume and heat shields with copper bars providing heat removal.

Краткое описание модели.Brief description of the model.

Сверхпроводящий соленоид.Superconducting solenoid.

1. Катушка магнитного поля.1. Magnetic field coil.

1а. Внутренняя обмотка.1a. Inner winding.

1б. Внешняя обмотка.1b. External winding.

2. Гелиевая камера.2. Helium chamber.

3. Горловина для заливки гелия.3. A neck for pouring helium.

4. Кевларовая растяжка.4. Kevlar stretching.

5. Тепловой экран №1.5. Thermal screen number 1.

6. Тепловой экран №2.6. Thermal screen number 2.

7. Внешний кожух.7. The outer casing.

8. Криокулер.8. Cryocooler.

9. Токовводы.9. Current leads.

10. Порт откачки.10. Pumping port.

11. Подвод воды для охлаждения внутренней стенки.11. Water supply for cooling the inner wall.

12. Суперизоляция.12. Superinsulation.

Таким образом устройство отличается от аналога тем, что имеет возможность создания гофрированной конфигурации магнитного поля, состоящей из трех пробкотронов, имеет возможность плавного изменения величины пробочного отношения (гофрировки) магнитного поля за счет управления токами и двойных независимых обмоток соленоида. В конструкции предусмотрена возможность установки последовательно нескольких идентичных соленоидов, для создания протяженного магнитного поля гофрированной конфигурации. В конструкции предусмотрены силовые элементы, обеспечивающие удержание соленоида в продольном направлении при больших усилиях (до 15 тонн) вдоль оси магнитного поля. В конструкции внутренняя стенка кожуха соленоида (станка вакуумной камеры для проведения эксперимента) оснащена водяным охлаждением.Thus, the device differs from the analogue in that it has the ability to create a corrugated configuration of the magnetic field, consisting of three mirror cells, has the ability to smoothly change the magnitude of the cork ratio (corrugation) of the magnetic field due to current control and double independent solenoid windings. The design provides for the possibility of installing several identical solenoids in series to create an extended magnetic field of the corrugated configuration. The design provides power elements that ensure that the solenoid is held in the longitudinal direction at high forces (up to 15 tons) along the axis of the magnetic field. In the design, the inner wall of the casing of the solenoid (the machine of the vacuum chamber for the experiment) is equipped with water cooling.

Claims (4)

1. Сверхпроводящий соленоид с гофрированным магнитным полем для удержания плазмы, выполненный из NbTi провода, пропитанного эпоксидным компаундом, и помещенный в горизонтальный криостат, причем внутренний диаметр кожуха соленоида используется как стенка вакуумной камеры, отличающийся тем, что он состоит из двух независимых и имеющих раздельные токовводы магнитных обмоток, причем внешняя обмотка намотана последовательно.1. A superconducting solenoid with a corrugated magnetic field for holding plasma, made of NbTi wire impregnated with an epoxy compound, and placed in a horizontal cryostat, the inner diameter of the solenoid casing being used as a wall of a vacuum chamber, characterized in that it consists of two independent and separate current leads of magnetic windings, with the outer winding being wound sequentially. 2. Сверхпроводящий соленоид по п. 1, отличающийся тем, что в конструкции наружной цилиндрической оболочки сделаны крепления для монтажа съемных торцевых фланцев для установки последовательно нескольких идентичных соленоидов.2. The superconducting solenoid according to claim 1, characterized in that in the design of the outer cylindrical shell mounts are made for mounting removable end flanges for installing several identical solenoids in series. 3. Сверхпроводящий соленоид по п. 1, отличающийся тем, что в его конструкции предусмотрены силовые элементы, обеспечивающие удержание соленоида в продольном направлении при возникновении больших усилий, например, до 15 тонн, вдоль оси магнитного поля возникающих вследствие взаимного притяжения/отталкивания соседних соленоидов.3. The superconducting solenoid according to claim 1, characterized in that its design provides power elements that ensure that the solenoid is held in the longitudinal direction when large forces occur, for example, up to 15 tons, arising due to the mutual attraction / repulsion of adjacent solenoids. 4. Сверхпроводящий соленоид по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя стенка кожуха соленоида, она же стенка вакуумной камеры для проведения эксперимента, оснащена водяным охлаждением. 4. The superconducting solenoid according to claim 1, characterized in that the inner wall of the solenoid casing, it is the wall of the vacuum chamber for the experiment, is equipped with water cooling.
RU2013120435/07A 2013-04-30 2013-04-30 Superconducting solenoid with corrugated magnetic field for plasma retention RU2557090C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013120435/07A RU2557090C2 (en) 2013-04-30 2013-04-30 Superconducting solenoid with corrugated magnetic field for plasma retention

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013120435/07A RU2557090C2 (en) 2013-04-30 2013-04-30 Superconducting solenoid with corrugated magnetic field for plasma retention

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013120435A RU2013120435A (en) 2014-11-10
RU2557090C2 true RU2557090C2 (en) 2015-07-20

Family

ID=53380784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013120435/07A RU2557090C2 (en) 2013-04-30 2013-04-30 Superconducting solenoid with corrugated magnetic field for plasma retention

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2557090C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1202427A1 (en) * 1984-03-11 1987-08-07 Московский Инженерно-Физический Институт Device for containing plasma
SU1032482A1 (en) * 1981-10-06 1988-06-23 Предприятие П/Я В-8851 Electromagnetic trap
SU1508288A1 (en) * 1987-06-09 1989-09-15 Предприятие П/Я А-1758 Arrangement for retaining thermonuclear plasma
FR2681228A1 (en) * 1991-09-18 1993-03-19 Grouiller Herve Comb which can be adapted without adjustment to the diameter of the hair in order to remove lice, nits, dandruff and other foreign bodies from the hair
RU2143753C1 (en) * 1996-02-20 1999-12-27 Государственное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова" Tokamak unit electromagnetic system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1032482A1 (en) * 1981-10-06 1988-06-23 Предприятие П/Я В-8851 Electromagnetic trap
SU1202427A1 (en) * 1984-03-11 1987-08-07 Московский Инженерно-Физический Институт Device for containing plasma
SU1508288A1 (en) * 1987-06-09 1989-09-15 Предприятие П/Я А-1758 Arrangement for retaining thermonuclear plasma
FR2681228A1 (en) * 1991-09-18 1993-03-19 Grouiller Herve Comb which can be adapted without adjustment to the diameter of the hair in order to remove lice, nits, dandruff and other foreign bodies from the hair
RU2143753C1 (en) * 1996-02-20 1999-12-27 Государственное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова" Tokamak unit electromagnetic system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Н.Г.Анищенко и др. Сверхпроводящий магнит с высокой однородностью магнитного поля для подвижной поляризованной мишени // Краткие сообщения ОИЯИ N6[92]-98, стр.49-54. Н.Г.Анищенко и др. Сверхпроводящая магнитная система с криокулером для источника ионов DECRIS-SC // Письма в ЭЧАЯ. 2006. Т.З., N1(130). С.45-62. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013120435A (en) 2014-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120289406A1 (en) Superconducting magnet system for high power microwave source focusing and cyclotron electronic apparatus
US20100085137A1 (en) Method and Apparatus for Electrical, Mechanical and Thermal Isolation of Superconductive Magnets
CN106098290B (en) Superconducting magnet
US20180286551A1 (en) Support structures for hts magnets
Peterson et al. LCLS-II 1.3 GHz cryomodule design-modified tesla-style cryomodule for CW operation
Lamm et al. Solenoid magnet system for the Fermilab Mu2e experiment
Schmüser Superconductivity in high energy particle accelerators
RU2557090C2 (en) Superconducting solenoid with corrugated magnetic field for plasma retention
Ahokas et al. A large octupole magnetic trap for research with atomic hydrogen
Bragin et al. Superconducting 72-pole indirect cooling 3Tesla wiggler for CLIC damping ring and ANKA image beamline
US11037713B2 (en) Helical superconducting undulator for 3rd and 4th generation of synchrotron light source and FELs
Wang et al. Development of high magnetic field superconducting magnet technology and applications in China
Borovikov et al. Superconducting 7 T wiggler for LSU CAMD
Fabbricatore et al. The superconducting magnet for the BaBar detector of the PEP-II B factory at SLAC
Valentinov et al. New superconducting wigglers for KSRS
Peterson et al. TESLA & ILC Cryomodules
Rossi Superconducting magnets for accelerators and detectors
Fuerst et al. Review OF NEW developments IN superconducting UNDULATOR technology at THE aps
Crawford A Study of Magnetic Shielding Performance of a Fermilab International Linear Collider Superconducting RF Cavity Cryomodule
Anerella et al. Mechanical design and construction of superconducting e-lens solenoid magnet system for RHIC head-on beam-beam compensation
KR101243318B1 (en) Coil bobbin for superconducting magnetic energy storage
Bragin et al. The 22-Pole Superconducting 7-Tesla Wiggler for the DELTA Storage Ring
Mikhailichenko Wiggler for CESR operation at 2 GeV
Zhang et al. Structural analysis of superconducting dipole prototype for HIAF
Bhandari et al. Superconducting magnets for energy buncher at FAIR