一种Nb3Sn线材临界电流测试装置及方法

专利2026-08-12  12


本发明涉及超导材料测试,具体涉及一种nb3sn线材临界电流测试装置及方法。


背景技术:

1、聚变能作为一种高效的清洁能源,一直以来是人类的理想能源之一,而全超导托卡马克型磁约束核聚变堆装置是可实现聚变发电的可靠装置,超导磁体是托卡马克装置中的关键部件之一。超导磁体中的核心部件是超导电缆,而超导电缆是由一定数量的铜线和超导股线经不同的绞扭节距多级绞扭而成,因此研究超导股线是研制超导电缆的重要工作之一。

2、目前nb3sn线材是在聚变装置中应用最为广泛的超导材料,临界电流是线材载流能力的重要参数。准确的测量不同温度下的nb3sn线材临界电流更有利于超导磁体的设计、制造与实际应用,但是现有技术中nb3sn临界电流测试装置只可以在4.2k时测量临界电流,并且液氦消耗过多,不能够实现多温区的测试。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种nb3sn线材临界电流测试装置及方法,解决现有技术中nb3sn临界电流测试装置只可以在4.2k时测量临界电流,并且液氦消耗过多,不能够实现多温区的测试的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种nbsn线材临界电流测试装置,包括:

3、电流引导机构;

4、引线铜块,该引线铜块设置在电流引导机构上;

5、barrel样品杆,该barrel样品杆设置在电流引导机构上,所述引线铜块用于与外部电源连接通过电流引导机构使barrel样品杆通电;

6、外环氧套筒,该外环氧套筒设置在电流引导机构上,以及

7、环氧筒上法兰,该环氧筒上法兰设置在电流引导机构上,所述环氧筒上法兰上设置有绝缘套筒和卡箍盘,所述绝缘套筒和卡箍盘与外环氧套筒固定连接。

8、优选的,所述电流引导机构包括上电流引线和下电流引线,所述外环氧套筒设置在上电流引线底部,所述上电流引线位于下电流引线上方,所述上电流引线和下电流引线上设置有通孔。

9、优选的,所述引线铜块设置在上电流引线顶部,所述上电流引线上设置有多个上电流引线固定件。

10、优选的,所述绝缘套筒和卡箍盘设置在环氧筒上法兰顶部,所述绝缘套筒和卡箍盘通过螺栓与外环氧套筒连接,所述外环氧套筒设置在上电流引线外侧。

11、优选的,所述外环氧套筒底部设置有环氧筒下法兰,所述环氧筒下法兰上贯穿有罗瑟夫电缆铜套-长和罗瑟夫电缆铜套-短,所述环氧筒下法兰底部固定连接有连接杆,所述连接杆上设置有多个罗瑟夫电缆连接。

12、优选的,所述连接杆底部设置有下电流引线连接块,所述下电流引线设置在下电流引线连接块底部,所述下电流引线连接块和下电流引线上固定连接有罗瑟夫电缆铜套,所述下电流引线上设置有电流引线-上端环氧。

13、优选的,所述连接杆底端固定连接有下胶木,所述下胶木固定连接有控温套筒,所述控温套筒内顶壁设置有电流引线-无氧铜,所述barrel样品杆设置在电流引线-无氧铜底部,所述barrel样品杆设置在控温套筒内部,所述barrel样品杆底部设置有下端压紧螺帽,所述下端压紧螺帽螺纹连接有下端压紧螺管,所述下端压紧螺管抵住控温套筒内底壁。

14、优选的,所述控温套筒内部设置有加热丝和温度计。

15、一种nb3sn线材临界电流测试方法,采用所述的nb3sn线材临界电流测试装置,所述方法包括如下步骤:

16、s1:先将barrel样品杆进行热处理,再将barrel样品杆被液氮浸没;

17、s2:在线材上取两点引出电流引线,通过电流引线的电压变化判断超导线材是否转变为正常态;

18、s3:barrel样品杆放入液氦中,整体处于4.2k,由加热丝进行加热,温度计实时监控;

19、s4:调节加热丝功率使套筒内温度由4.2k-10k的温度区域实现测量。

20、由上述技术方案可知,本发明具有如下有益效果:

21、该nb3sn线材临界电流测试装置及方法,通过在电流引导机构上设置barrel样品杆,设置用于与外部电源连接通过电流引导机构使barrel样品杆通电引导铜块,将barrel样品杆完全被液氦浸没,将超导线材缠绕上后进行热处理,在线材上取两点引出电流引线,通过电流引线的电压变化判断超导线材是否转变为正常态,barrel样品杆放入液氦中,整体处于4.2k,由加热丝进行加热,温度计实时监控,调节加热丝功率使套筒内温度由4.2k-10k的温度区域实现测量,解决了现有技术中nb3sn临界电流测试装置只可以在4.2k时测量临界电流,并且液氦消耗过多,不能够实现多温区的测试的问题。



技术特征:

1.一种nb3sn线材临界电流测试装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种nb3sn线材临界电流测试装置,其特征在于:所述电流引导机构(1)包括上电流引线(101)和下电流引线(102),所述外环氧套筒(4)设置在上电流引线(101)底部,所述上电流引线(101)位于下电流引线(102)上方,所述上电流引线(101)和下电流引线(102)上设置有通孔。

3.根据权利要求2所述的一种nb3sn线材临界电流测试装置,其特征在于:所述引线铜块(2)设置在上电流引线(101)顶部,所述上电流引线(101)上设置有多个上电流引线固定件(8)。

4.根据权利要求1所述的一种nb3sn线材临界电流测试装置,其特征在于:所述绝缘套筒(6)和卡箍盘(7)设置在环氧筒上法兰(5)顶部,所述绝缘套筒(6)和卡箍盘(7)通过螺栓与外环氧套筒(4)连接,所述外环氧套筒(4)设置在上电流引线(101)外侧。

5.根据权利要求2所述的一种nb3sn线材临界电流测试装置,其特征在于:所述外环氧套筒(4)底部设置有环氧筒下法兰(9),所述环氧筒下法兰(9)上贯穿有罗瑟夫电缆铜套-长(10)和罗瑟夫电缆铜套-短(11),所述环氧筒下法兰(9)底部固定连接有连接杆(12),所述连接杆(12)上设置有多个罗瑟夫电缆连接(13)。

6.根据权利要求5所述的一种nb3sn线材临界电流测试装置,其特征在于:所述连接杆(12)底部设置有下电流引线连接块(14),所述下电流引线(102)设置在下电流引线连接块(14)底部,所述下电流引线连接块(14)和下电流引线(102)上固定连接有罗瑟夫电缆铜套(15),所述下电流引线(102)上设置有电流引线-上端环氧(16)。

7.根据权利要求5所述的一种nb3sn线材临界电流测试装置,其特征在于:所述连接杆(12)底端固定连接有下胶木(17),所述下胶木(17)固定连接有控温套筒(18),所述控温套筒(18)内顶壁设置有电流引线-无氧铜(19),所述barrel样品杆(3)设置在电流引线-无氧铜(19)底部,所述barrel样品杆(3)设置在控温套筒(18)内部,所述barrel样品杆(3)底部设置有下端压紧螺帽(20),所述下端压紧螺帽(20)螺纹连接有下端压紧螺管(21),所述下端压紧螺管(21)抵住控温套筒(18)内底壁。

8.根据权利要求7所述的一种nb3sn线材临界电流测试装置,其特征在于:所述控温套筒(18)内部设置有加热丝和温度计。

9.一种nb3sn线材临界电流测试方法,其特征在于,采用权利要求1-8任一项所述的nb3sn线材临界电流测试装置,所述方法包括如下步骤:


技术总结
本发明公开了一种Nb<subgt;3</subgt;Sn线材临界电流测试装置及方法,包括电流引导机构,引线铜块,该引线铜块设置在电流引导机构上,Barre l样品杆,该Barre l样品杆设置在电流引导机构上,所述引线铜块用于与外部电源连接通过电流引导机构使Barre l样品杆通电,外环氧套筒,该外环氧套筒设置在电流引导机构上,以及环氧筒上法兰,该环氧筒上法兰设置在电流引导机构上,所述环氧筒上法兰上设置有绝缘套筒和卡箍盘,所述绝缘套筒和卡箍盘与外环氧套筒固定连接;该Nb<subgt;3</subgt;Sn线材临界电流测试装置及方法,解决了现有技术中Nb<subgt;3</subgt;Sn临界电流测试装置只可以在4.2K时测量临界电流,并且液氦消耗过多,不能够实现多温区的测试的问题。

技术研发人员:武玉,孙毅,戴超,刘云昊,徐鹏
受保护的技术使用者:中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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