聚变装置大载流高温超导复合导体稳定性分析
发布时间：2021-04-21 08:51
大载流超导复合导体已经广泛用于能源、电力、交通、医疗等多个领域。对于工程应用中的大载流超导电缆来说,稳定性裕度直接关系着设备运行的可靠性和安全性,对于大载流超导复合导体的稳定性定性分析和定量计算具有重要的实际意义。论文聚焦适用于大载流应用条件的超导复合导体的稳定性分析方法研究及其应用。首先,从国际上现行成熟的大载流低温超导复合导体稳定性分析方法入手,针对中国聚变工程实验堆（CFETR）纵场磁体高场区绕组建立了一维有限元模型,分析高性能Nb3SnCICC导体运行工况特性,得到典型电磁和机械扰动下导体的稳定性裕度与参数变化情况,预计运行工况内温度裕度高于2.0K,最不利工况下能量裕度最低11.41mJ/cc。同时,针对电磁扰动和机械扰动两种典型的热扰动工况条件,计算了高性能Nb3Sn CICC导体在扰动后恢复以及失超两种情况下的参数,为其在聚变堆超导磁体领域的工程化应用提供参考。基于二代高温超导涂层导体,结合近年来国内外高温超导复合导体设计经验,提出了一种新型高稳定性ReBCO高温超导复合化导体,重点介绍了子缆拓扑结构及其创新性设计。针对改进后的导体结构,结合前述稳定性分析方法,讨论了与高...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 超导材料稳定性理论
1.2.1 稳定性的概念
1.2.2 稳定性的影响
1.3 大载流复合化超导导体稳定性研究现状
1.3.1 低温超导CICC导体稳定性分析方法发展
1.3.2 大载流高温超导复合导体稳定性分析的问题与挑战
1.4 本课题主要研究内容
第2章 大载流低温超导CICC导体稳定性分析
2.1 前言
3Sn CICC导体运行工况"> 2.2 CFETR高性能Nb3Sn CICC导体运行工况
2.2.1 CFETR纵场磁体
3Sn CICC导体"> 2.2.2 高性能Nb3Sn CICC导体
3Sn CICC导体稳定性分析边界条件"> 2.3 高性能Nb3Sn CICC导体稳定性分析边界条件
2.3.1 临界参数模型
2.3.2 低温系统水力特性分析
2.3.3 超导线圈等效电路简化
2.3.4 超导线圈稳定性裕度
2.4 稳定性计算结果与分析
2.4.1 超导磁体工况对稳定性裕度影响
3Sn CICC导体稳定性和失超分析"> 2.5 典型扰动下高性能Nb3Sn CICC导体稳定性和失超分析
2.5.1 磁约束聚变堆超导磁体热负荷
2.5.2 典型电磁扰动
2.5.3 典型机械扰动
2.6 本章小结
第3章 高稳定性ReBCO高温超导复合导体设计与建模
3.1 前言
3.2 二代高温超导ReBCO复合导体设计
3.2.1 ReBCO复合导体常见拓扑结构
3.2.2 高稳定性ReBCO复合导体设计要求
3.2.3 高稳定性ReBCO高温超导复合导体及其子缆结构
3.3 ReBCO复合导体稳定性模型
3.3.1 ReBCO带材归一化临界电流密度定标率关系
3.3.2 复合导体等效电路模型
3.3.3 复合导体传热学模型
3.4 本章小结
第4章 ReBCO复合导体稳定性与典型扰动失超特性分析
4.1 前言
4.2 ReBCO复合导体交流损耗分析
4.2.1 交流损耗的产生与影响
4.2.2 均一化模型
4.2.3 复合导体二维平面模型建模
4.2.4 复合导体电磁分析及交流损耗
4.3 ReBCO复合导体稳定性裕度及影响因素分析
4.3.1 扰动工况
4.3.2 复合导体接触热阻
4.3.3 工作电流与背景磁场
4.4 ReBCO复合导体典型扰动失超特性分析
4.4.1 温度分布与热点温度
4.4.2 失超传播中的氦冷却剂参数
4.4.3 失超检测与失超保护
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]ITER装置超导磁体线圈导体用超导电缆的绞制[J]. 滕玉平,戴少涛,魏周荣,张应俊,薛天军,李英姿. 电工技术学报. 2013(04)
博士论文
[1]ITER纵向场超导磁体系统降温过程热力学分析[D]. 彭楠.中国科学院研究生院（理化技术研究所） 2009
本文编号：3151450
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题的背景及意义
1.2 超导材料稳定性理论
1.2.1 稳定性的概念
1.2.2 稳定性的影响
1.3 大载流复合化超导导体稳定性研究现状
1.3.1 低温超导CICC导体稳定性分析方法发展
1.3.2 大载流高温超导复合导体稳定性分析的问题与挑战
1.4 本课题主要研究内容
第2章 大载流低温超导CICC导体稳定性分析
2.1 前言
3Sn CICC导体运行工况"> 2.2 CFETR高性能Nb3Sn CICC导体运行工况
2.2.1 CFETR纵场磁体
3Sn CICC导体"> 2.2.2 高性能Nb3Sn CICC导体
3Sn CICC导体稳定性分析边界条件"> 2.3 高性能Nb3Sn CICC导体稳定性分析边界条件
2.3.1 临界参数模型
2.3.2 低温系统水力特性分析
2.3.3 超导线圈等效电路简化
2.3.4 超导线圈稳定性裕度
2.4 稳定性计算结果与分析
2.4.1 超导磁体工况对稳定性裕度影响
3Sn CICC导体稳定性和失超分析"> 2.5 典型扰动下高性能Nb3Sn CICC导体稳定性和失超分析
2.5.1 磁约束聚变堆超导磁体热负荷
2.5.2 典型电磁扰动
2.5.3 典型机械扰动
2.6 本章小结
第3章 高稳定性ReBCO高温超导复合导体设计与建模
3.1 前言
3.2 二代高温超导ReBCO复合导体设计
3.2.1 ReBCO复合导体常见拓扑结构
3.2.2 高稳定性ReBCO复合导体设计要求
3.2.3 高稳定性ReBCO高温超导复合导体及其子缆结构
3.3 ReBCO复合导体稳定性模型
3.3.1 ReBCO带材归一化临界电流密度定标率关系
3.3.2 复合导体等效电路模型
3.3.3 复合导体传热学模型
3.4 本章小结
第4章 ReBCO复合导体稳定性与典型扰动失超特性分析
4.1 前言
4.2 ReBCO复合导体交流损耗分析
4.2.1 交流损耗的产生与影响
4.2.2 均一化模型
4.2.3 复合导体二维平面模型建模
4.2.4 复合导体电磁分析及交流损耗
4.3 ReBCO复合导体稳定性裕度及影响因素分析
4.3.1 扰动工况
4.3.2 复合导体接触热阻
4.3.3 工作电流与背景磁场
4.4 ReBCO复合导体典型扰动失超特性分析
4.4.1 温度分布与热点温度
4.4.2 失超传播中的氦冷却剂参数
4.4.3 失超检测与失超保护
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]ITER装置超导磁体线圈导体用超导电缆的绞制[J]. 滕玉平,戴少涛,魏周荣,张应俊,薛天军,李英姿. 电工技术学报. 2013(04)
博士论文
[1]ITER纵向场超导磁体系统降温过程热力学分析[D]. 彭楠.中国科学院研究生院（理化技术研究所） 2009
本文编号：3151450
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3151450.html
