聚变实验堆中心螺线管模型线圈及其高温超导电流引线的交流损耗研究
发布时间：2022-09-17 13:51
中心螺线管线圈（CS）是中国聚变工程实验堆（CFETR）磁体系统的重要组成部分,它的作用是产生和稳定托卡马克装置里的等离子体,保证磁体和聚变装置的安全稳定运行。CS模型线圈与CFETR装置的CS原型线圈具有相同的科学目标和物理参数,它是研究CS原型线圈的基础和前提。CS模型线圈常处于高电流和高磁场下的运行状态,因此模型线圈的交流损耗是影响其稳定性和效率最为关键的因素。CS模型线圈磁体系统包括CS模型线圈本体和高温超导电流引线等部件。而研究高温超导带材和堆叠导体是分析高温超导电流引线的基础,所以合理地分析CS模型线圈本体、高温超导带材、堆叠导体和高温超导电流引线的磁场位形和交流损耗是CFETR CS模型线圈关键技术研究的基础和必要条件。本文从理论和实验层面分别分析了 CS模型线圈本体的交流损耗,同时从高温超导带材和堆叠导体出发,研究了高温超导电流引线的交流损耗。建立了 CS模型线圈在实际工况下的交流损耗计算模型。本文采用分段线性法对CS模型线圈的运行电流进行分段处理,再通过安培环路定律求出模型线圈的磁场大小和变化率,从而分别求出磁滞损耗和耦合损耗。计算了基于不同管内电缆导体（CICC）的...
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 托卡马克装置研究发展现状
1.2.1 国外托卡马克装置研究进程与现状
1.2.2 国内托卡马克装置研究发展现状
1.2.3 低温超导磁体交流损耗的研究发展现状
1.3 高温超导电流引线研究现状
1.3.1 国内外高温超导电流引线研究发展现状
1.3.2 高温超导带材和电流引线的交流损耗研究现状
1.4 课题研究的主要内容
2 模型线圈交流损耗的计算
2.1 超导材料及其特性
2.1.1 NbTi和Nb_3Sn股线
2.1.2 管内电缆导体
2.1.3 第二代高温超导带材
2.2 模型线圈的结构及电磁分析
2.2.1 模型线圈的结构
2.2.2 模型线圈的磁场分布
2.3 模型线圈的交流损耗计算
2.3.1 模型线圈的电流波形
2.3.2 磁滞损耗的计算
2.3.3 耦合损耗的计算
2.3.4 模型线圈的总损耗
2.4 本章小结
3 模型线圈交流损耗的实验研究
3.1 大型超导磁体交流损耗的实验测量
3.2 模型线圈的交流损耗测量方案
3.2.1 测量方案的提出
3.2.2 测量方案的误差分析
3.3 本章小结
4 高温超导带材交流损耗分析
4.1 高温超导带材的临界电流
4.1.1 临界电流实验测试平台
4.1.2 临界电流实验测量结果
4.2 高温超导带材的外场损耗
4.2.1 外场损耗的实验系统搭建
4.2.2 高温超导带材的外场损耗测量
4.2.3 不同磁场角度下的外场损耗
4.2.4 高温超导带材的磁场屏蔽效应
4.3 高温超导带材的传输损耗
4.3.1 单根带材的传输损耗实验装置
4.3.2 单根带材的传输交流实验测量结果
4.4 高温超导带材的动态电阻
4.4.1 动态电阻的理论计算
4.4.2 动态电阻的实验研究
4.5 本章小结
5 高温超导堆叠导体的交流损耗
5.1 堆叠导体的外场损耗
5.1.1 堆叠导体的外场损耗仿真计算
5.1.2 堆叠导体的外场损耗实验结果
5.2 堆叠导体的传输损耗
5.2.1 堆叠导体的传输损耗仿真计算
5.2.2 堆叠导体的传输损耗实验结果
5.3 本章小结
6 高温超导电流引线的交流损耗分析
6.1 高温超导电流引线的分类
6.2 高温超导电流引线的设计
6.3 高温超导电流引线交流损耗的仿真计算
6.3.1 矩形电流引线交流损耗的仿真计算
6.3.2 正六边形电流引线交流损耗的仿真计算
6.4 高温超导电流引线交流损耗的测量
6.4.1 矩形电流引线交流损耗的测量
6.4.2 正六边形电流引线交流损耗的测量
6.5 本章小结
7 结论与展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
本文编号：3679342
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 托卡马克装置研究发展现状
1.2.1 国外托卡马克装置研究进程与现状
1.2.2 国内托卡马克装置研究发展现状
1.2.3 低温超导磁体交流损耗的研究发展现状
1.3 高温超导电流引线研究现状
1.3.1 国内外高温超导电流引线研究发展现状
1.3.2 高温超导带材和电流引线的交流损耗研究现状
1.4 课题研究的主要内容
2 模型线圈交流损耗的计算
2.1 超导材料及其特性
2.1.1 NbTi和Nb_3Sn股线
2.1.2 管内电缆导体
2.1.3 第二代高温超导带材
2.2 模型线圈的结构及电磁分析
2.2.1 模型线圈的结构
2.2.2 模型线圈的磁场分布
2.3 模型线圈的交流损耗计算
2.3.1 模型线圈的电流波形
2.3.2 磁滞损耗的计算
2.3.3 耦合损耗的计算
2.3.4 模型线圈的总损耗
2.4 本章小结
3 模型线圈交流损耗的实验研究
3.1 大型超导磁体交流损耗的实验测量
3.2 模型线圈的交流损耗测量方案
3.2.1 测量方案的提出
3.2.2 测量方案的误差分析
3.3 本章小结
4 高温超导带材交流损耗分析
4.1 高温超导带材的临界电流
4.1.1 临界电流实验测试平台
4.1.2 临界电流实验测量结果
4.2 高温超导带材的外场损耗
4.2.1 外场损耗的实验系统搭建
4.2.2 高温超导带材的外场损耗测量
4.2.3 不同磁场角度下的外场损耗
4.2.4 高温超导带材的磁场屏蔽效应
4.3 高温超导带材的传输损耗
4.3.1 单根带材的传输损耗实验装置
4.3.2 单根带材的传输交流实验测量结果
4.4 高温超导带材的动态电阻
4.4.1 动态电阻的理论计算
4.4.2 动态电阻的实验研究
4.5 本章小结
5 高温超导堆叠导体的交流损耗
5.1 堆叠导体的外场损耗
5.1.1 堆叠导体的外场损耗仿真计算
5.1.2 堆叠导体的外场损耗实验结果
5.2 堆叠导体的传输损耗
5.2.1 堆叠导体的传输损耗仿真计算
5.2.2 堆叠导体的传输损耗实验结果
5.3 本章小结
6 高温超导电流引线的交流损耗分析
6.1 高温超导电流引线的分类
6.2 高温超导电流引线的设计
6.3 高温超导电流引线交流损耗的仿真计算
6.3.1 矩形电流引线交流损耗的仿真计算
6.3.2 正六边形电流引线交流损耗的仿真计算
6.4 高温超导电流引线交流损耗的测量
6.4.1 矩形电流引线交流损耗的测量
6.4.2 正六边形电流引线交流损耗的测量
6.5 本章小结
7 结论与展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
本文编号：3679342
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3679342.html
