[发明专利]一种用于电流引线的主动冷却型室温终端

说明书

技术领域

本发明涉及大型热核聚变装置或其它大型电磁装置的超导磁体的供电馈线领域，具体为一种用于电流引线的主动冷却型室温终端。

背景技术

热核聚变将为人类提供取之不尽的清洁能源，国际热核聚变试验堆（ITER）计划将在未来十年内建成。高温超导电流引线为其巨型低温超导磁体供电，同时是磁体主要的热负荷来源。

高温超导电流引线室温终端连接阻性换热器与电源母排，室温终端与母排一般通过螺栓连接，母排电传输过程中的焦耳热以及接头电阻焦耳热会提升室温终端的温度，而电流引线优化设计的条件是室温终端保持室温~300K，向阻性换热器的热漏为零。因此保持电流引线终端维持室温是保证电流引线工作在优化状态的条件。

为保持电流引线终端室温，一般采用较大导电截面，降低电流密度的方法。EAST 12kA高温超导电流引线采用大直径铜棒材铣削连接平面后表面挂锡；由于导电截面有限，运行12kA电流时回气温度可达325K，可以预计室温终端的温度更高。美国FERMILAB研发的100kA电流引线采用的室温终端是扇形面来减小接头电阻密度，但是这种结构会存在电流分布的不均以及结构连接工艺的麻烦。中科院等离子所为ITER研制的52kA高温超导电流引线在测试运行时，发现终端过热，需要采取应急的外界水冷措施。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电流引线的主动冷却型室温终端，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于电流引线的主动冷却型室温终端，其特征在于：包括有铜终端，铜终端侧壁上设置有阵列分布的通孔，铜终端顶部压紧固定有水冷极板，所述水冷极板与铜终端结合的结合面上埋设有冷却水管，所述铜终端中心设有与水冷极板平行并与铜终端钎焊为一体的氦冷芯棒，氦冷芯棒中心同轴设置有不锈钢棒，位于氦冷芯棒一端在铜终端端面处钎接有氦气出口管，氦气出口管将经过氦冷芯棒换热后的室温氦气收集传输至低温系统。且氦冷芯棒一端向氦冷芯棒另一端线切割多道辐条状分布在不锈钢棒周围的氦冷却流道所述不锈钢棒在氦气出口管内的棒端上连接有焊接固定块，所述铜终端内还设置有中心轴线与氦冷芯棒中心轴线平行的电流引线内部真空腔，位于氦气出口管所在的铜终端端面上钎焊有与电流引线内部真空腔一端腔口连通的测量线出口，所述测量线出口上连接有供测量线焊接的真空插座，位于氦气出口管所在的铜终端端面上还埋入有多个加热棒，还包括有连接在金属管上的真空抽口，所述真空抽口通过金属管沿与电流引线内部真空腔中心轴线垂直的方向钎焊在铜终端上，且真空抽口通过金属管在铜终端内与电流引线内部真空腔连通。

所述的一种用于电流引线的主动冷却型室温终端，其特征在于：未安装有氦气出口管的铜终端另一端钎接有连接法兰，该不锈钢法兰可以与电流引线的法兰组件螺栓连接成一体。

所述的一种用于电流引线的主动冷却型室温终端，其特征在于：所述水冷极板与铜终端结合的结合面上设置有S形水冷槽，所述冷却水管以与水冷槽匹配的形状埋设在水冷槽内。

所述的一种用于电流引线的主动冷却型室温终端，其特征在于：所述铜终端顶部孔内埋入有多个螺套，所述水冷极板通过多个与连接螺套一一对应的螺栓压紧固定在铜终端顶部，且每个螺栓顶部栓沿与水冷极板之间分别设有弹性垫片与平垫片保持对极板的压力。

本发明工作适用于低温电物理装置，为电流引线的室温端的终端结构，连接电源母排与阻性换热器。本发明在聚变堆领域以及超导领域具有较好的应用价值。

事实上，只要是期望在大电流电连接部件中希望维持部件温度，避免温度过高或过低，都可以参考本发明的技术方案，但凡是未脱离本发明的技术方案的内容，仅是依据本发明的技术实质对所述结构进行的简单修改，或是同等变化与修饰，均应属于本发明技术方案的范围之内。

本发明的优点是：

本发明的结构简单，换热系数高，无需额外的冷却介质，同时可以避免过热与过冷结冰。该主动冷却型室温终端可以维持室温终端温度<310K。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的水冷结构示意图。

图3是本发明的氦冷结构截面图。

具体实施方式