[发明专利]一种与高温超导叠直接搭接的迫流冷却低温段

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，具体为一种用于高温超导电流引线中与高温超导叠直接搭接的迫流冷却低温段。

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，采用高温超导电流引线可使致冷电耗节省2/3。

低温超导组件是巨型磁体聚变装置中超导磁体供电馈线的部件，而电流引线的高温超导段冷端又不易与超导磁体相连的超导母线直接连接。通常电流引线的高温超导叠与低温超导线连接分两种使用环境，对于低温端处于浸泡冷却的工作环境，由于不用考虑氦漏的问题，可以直接将超导叠与低温超导线锡焊。如欧洲核研究中心的13kA高温超导电流引线采用两条NbTi超导线与一条HTS叠直接焊接；另外日本60kA电流引线设计也类似。对于低温段采用迫流冷却的引线，通常将高温超导叠与低温超导线通过冷端铜结构件间接焊接，低温超导线束另一端做成与穿管绞缆超导母线端头可方便连接的盒式接头，这种盒式接头一般要爆炸焊板材成形后压力焊再锡焊，工艺非常复杂，另外超导缆与接头盒底部不能用锡焊填满因此接头电阻无法做的很低，且接头工艺重复性很差，很难保证接头质量。如ITER电流引线所用超导接头就是这种结构，其10kA电流引线接头电阻4.5K下高温超导叠与低温超导线之间2.5nΩ，低温超导线与超导母线之间5 nΩ。

目前在迫流冷却条件下能将高温超导叠与低温超导线直接焊接获得最小接头电阻的方式还未有非常成功的应用，EAST 15kA高温超导电流引线曾采用锡焊来连接超导叠与超导线同时想起到真空密封作用，很操作不当极易造成泄漏，难以修理。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种与高温超导叠直接搭接的迫流冷却低温段。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种与高温超导叠直接搭接的迫流冷却低温段，其特征在于：包括冷端铜结构件、钎焊在冷端铜结构件一端的不锈钢分流器、钎焊在冷端铜结构件另一端的不锈钢套筒，不锈钢套筒侧壁上设置有氦出口，不锈钢分流器与冷端铜结构件端面之间密封焊接有不锈钢盲板，钎焊后的冷端铜结构件、不锈钢分流器构成载体，且载体侧壁整体加工圆周阵列分布的沟槽，还包括一端经过不锈钢套筒并以螺纹方式接入冷端铜结构件中的铜接头，所述铜接头另一端与来自磁体的接头搭接，铜接头上靠近不锈钢套筒处钎焊有不锈钢环，且不锈钢环亦与不锈钢套筒钎焊构成密封，所述铜接头、冷端铜结构件中心开有彼此轴向连通的冷却流道，铜接头内还轴向埋设有铜芯管，铜芯管朝向冷端铜结构件的一端弯曲穿出铜接头且弯曲端头处钎焊有铜弯头，铜芯管上螺旋缠绕有多股与铜接头锡焊的低温超导线，所述低温超导线分别穿出铜接头并一一对应延伸埋设在载体侧壁的沟槽中，载体侧壁的沟槽中还分别埋设有压住低温超导线的高温超导叠，所述高温超导叠在沟槽中与低温超导线锡焊后，再与载体焊接构成整体。

所述的一种与高温超导叠直接搭接的迫流冷却低温段，其特征在于：所述冷端铜结构件中靠近侧壁沿轴向设置有多个圆周阵列分布的小孔流道。

所述的一种与高温超导叠直接搭接的迫流冷却低温段，其特征在于：所述铜接头内壁设置有容纳低温超导线的开槽，在铜接头与低温超导线之间填充焊料，所述低温超导线在开槽内与铜接头锡焊。

本发明工作在真空、低温环境下，适用于低温电物理装置，为电流引线与磁体之间的超导接头。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，只要是期望在真空、低温下与超导部件的接头，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，低温超导组件采用迫流冷却，高温超导叠与低温超导线之间采用直接搭接锡焊。该结构高温超导叠与低温超导线直接接头达到~1nΩ, 4.5K低温热负荷仅3.7W, 冷却液氦流阻仅0.02bar。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明超导叠与超导线的圆周阵列图。

具体实施方式