超导材料应变性能测试装置研制及特性研究

发布时间：2020-08-17 16:13

【摘要】：目前人类社会的发展主要依赖煤、石油、天然气等化石能源,这不仅会给地球带来各种污染和温室效应,而且人类还将面临资源枯竭的威胁。而聚变能作为一种清洁能源,取之不尽用之不竭,是人类理想的未来能源。因此,当今世界各个国家都在积极投入到聚变能的研究和开发当中。托卡马克(Tokamak)磁约束核聚变装置是经理论和实践验证的能产生聚变能的可靠装置,并且全超导托卡马克是实现聚变堆连续运行的重要保障。中国在成功建立并运行全超导托克马克EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)的基础上,积极参与国际热核聚变实验堆 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)项目的建设。在未来,中国将建设属于自己的聚变实验堆CFETR(China Fusion Engineering Test Reactor)。在这些大型聚变装置中,磁体技术是核心,决定了该装置能否稳定持续运行。目前国际上大型聚变磁体通常使用CICC(cable in conduit conductor)导体绕制而成。而超导线又是CICC导体的主要组成部分,因此超导线的性能会影响CICC导体的性能,并最终影响聚变装置中的磁体性能。在CICC导体的制造和实际应用中,超导材料会因为绞制过程中的作用力、运行过程中的洛伦兹力、以及升降温过程中的热应力等作用而发生变形,从而导致导体临界电流衰退。在未来,随着磁体技术的发展,人们对磁场强度的要求将会越来越高。一方面为了能够制造出更高磁场的磁体,人们逐渐将目光投向了 Bi-2212,YBCO等具有较高上临界场的高温超材料,而另一方面,更高的磁场强度势必会造成超导材料在运行过程中更大的变形,这对于超导材料尤其是对应变十分敏感的Bi-2212来说影响是巨大的。本文,我们介绍了 一种新型的测试装置SUPUM(Superconductor Under Mechanical-Stress)用于定量测试应变对CICC导体中的导线性能的影响,尤其是对高温超导Bi-2212圆线。该装置主要分为三个模块(1)拉伸应变模块;(2)弯曲应变模块;(3)局部接触应变模块。利用该装置我们对高温超导材料机械及应变临界性能进行了研究。通过Bi-2212圆线的测试验证了装置的可行性,此项研究对于未来CICC导体的设计和优化具有重要意义。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM26
【图文】：

是目前国际上公认的制造大型超导磁体线圈的首选导体［３］［４］，已广泛应用在加速逡逑器、聚变堆等大科学装置中。逡逑图１．邋１邋ＣＩＣＣ导体结构逡逑１．３低温超导材料Ｎｂ３Ｓｎ和高温超导材料Ｂｉ－２２１２简介逡逑１９１１年，荷兰科学家Ｏｎｎｅｓ在用液氦对汞进行冷却时发现了超导现象：当逡逑温度低于４．２邋Ｋ时，水银的电阻会完全消失。水银由非超导态转变为超导态的这逡逑个温度被称为超导临界转变温度，通常以Ｔｃ表示。从此，一门新兴的学科诞生逡逑了。在过去的一百多年的历史里，人们发现越来越多拥有超导性能的材料，并且逡逑随着时间的推移，这些发现的超导材料的临界温度也在逐步地提高。以液氮温度逡逑为分界线，通常情况下可以将超导材料分为低温超导材料和高温超导材料，如图逡逑１．２是超导材料的发展史。虽然目前为止己发现了上千种超导材料，但具有实际逡逑应用价值的仅有几种

图１．邋１邋ＣＩＣＣ导体结构逡逑

图１．４邋Ｐａｃｍａｎ装置应变盘逡逑

【参考文献】

相关期刊论文 前5条

1 秦经刚;王秋良;戴超;刘沛航;刘勃;刘方;郝清滨;李成山;;Bi-2212超导线临界性能研究[J];低温与超导;2016年01期

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本文编号：2795543