ADS注入器超导磁体降温过程研究

发布时间：2023-05-14 01:53

　　加速器驱动次临界系统（ADS，Accelerator Driven Sub-critical System）在处理核废料和提高核燃料利用率等方面具有非常广阔的应用前景。本文以ADS注入器超导磁体的研制为背景，以超导磁体的低温垂直测试为研究主线，对电流引线优化、超导磁体降温过程和失超过程进行了研究。 对ADS超导磁体低温垂直测试系统而言，直接连接超导磁体与室温端的电流引线的漏热在整个系统漏热中占有非常大的比重，因此优化电流引线对减少整个系统的漏热具有重要意义。采用理论优化方法给出电流引线的最优几何参数和沿长度方向的温度分布，与数值模拟结果吻合良好；模拟分析了材料物性（RRR）对电流引线过载热稳定性的影响；对电流加载和运行电流波动两种非稳态工况的模拟结果表明在电流引线冷端设计大质量铜质冷沉可以显著减小非稳态工况条件下冷端温度波动幅度。 ADS超导磁体从室温冷却到4.2K的低温状态预计需要接近一天时间的连续冷却才可能实现，为了确定一种安全、高效、经济的冷却降温方案，在超导磁体降温测试之前对降温过程进行了数值模拟。模拟结果表明磁体冷却到7K以后继续使用冷氦气使其降温非常困难，在磁体降温的最后阶...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 ADS直线加速器系统介绍
        1.1.2 注入器Ⅰ超导磁体介绍
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 电流引线国内外研究现状
        1.2.2 磁体降温冷却技术国内外研究现状
        1.2.3 失超保护技术国内外研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 ADS超导磁体电流引线优化
    2.1 引言
    2.2 电流引线的理论优化
    2.3 电流引线的数值模拟
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 计算条件
        2.3.3 结果分析
    2.4 本章小结
第3章 ADS超导磁体降温过程模拟
    3.1 引言
    3.2 控制方程
    3.3 物理模型及简化
    3.4 计算网格
    3.5 ADS超导磁体材料和冷却工质的低温物性
        3.5.1 超导磁体材料的低温物性
        3.5.2 氦工质的低温物性
    3.6 ADS超导磁体降温过程模拟
        3.6.1 磁体降温流程和约束
        3.6.2 计算条件
        3.6.3 模拟结果及分析
    3.7 ADS超导磁体降温过程优化
        3.7.1 液氦消耗量
        3.7.2 磁体的复温过程
        3.7.3 优化降温曲线
    3.8 本章小结
第4章 ADS超导磁体降温及励磁测试
    4.1 引言
    4.2 ADS超导磁体降温测试
        4.2.1 ADS超导磁体降温装置
        4.2.2 ADS超导磁体降温测试操作流程
        4.2.3 ADS超导磁体降温测试结果分析
    4.3 ADS超导磁体励磁过程对制冷系统的影响
        4.3.1 ADS超导磁体失超模拟
        4.3.2 ADS超导磁体励磁测试结果
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3816951