[发明专利]一种具有支撑结构的超导线圈装置

说明书

本发明提供了一种具有支撑结构的超导线圈装置，涉及聚变技术领域，能够解决具有支撑结构的超导线圈内部的等离子体无法形成反场位形，进而导致等离子体无法实现聚变反应的问题。其中具有支撑结构的超导线圈装置设置在真空腔内，包括超导线圈单元与支架单元，所述超导线圈单元包括多个子超导线圈，所述支架单元包括固定所述子超导线圈的多个支架环与贯穿多个所述支架环的连接杆，所述连接杆的两端分别固定于所述真空腔的内壁。本发明用于形成有效反场位形。

技术领域

本发明涉及聚变技术领域，尤其涉及一种具有支撑结构的超导线圈装置。

背景技术

随着人类对清洁能源的进一步需求，反场位形(FRC，Field ReverseConfiguration)的聚变方式具有高等离子体β值，高能量密度，磁场拓扑结构简单，具有可转移性，诊断手段成熟，被用于紧凑型聚变反应堆的优选技术方案之一。形成反场位形的方法很多，如环向箍缩(θ-pinch)方法、球马克融合(spheromak merging)、碰撞融合(collision merging)、旋转磁场(rotating magnetic fields)等。

其中，旋转磁场-反场位形(RMF-FRC)方案采用射频天线产生旋转磁场，旋转磁场驱动等离子体运动，磁通量保持线圈产生感应电流，通过感应电流形成径向的磁场使等离子体形成反场位形，并对等离子体进行压缩，使等离子体密度达到一定范围且维持一定时间实现聚变反应。

现有技术中，磁通量保持线圈采用铜线圈，由于铜线圈自身存在电阻，导致铜线圈产生感应电流的饱和时间很短(0.1s以内)，远低于旋转磁场-反场位形需要的饱和时间(0.5s～3s)，内部等离子体无法形成反场位形，进而无法实现聚变反应。超导线圈虽然在一定温度(例如80K，K指开尔文单位)下电阻可以忽略，能够拥有较长的饱和时间，但是无法固定于真空腔体内部，所以无法形成有效反场位形，因此，如何将超导线圈固定于真空腔体内以形成有效反场位形是需要解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术中所存在的问题，本发明的实施例提供一种具有支撑结构的超导线圈装置，使具有支撑结构的超导线圈固定于真空腔体内以形成有效反场位形，进而实现聚变反应。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种具有支撑结构的超导线圈装置，设置在真空腔内，包括超导线圈单元与支架单元，超导线圈单元包括多个子超导线圈，支架单元包括固定子超导线圈的多个支架环与贯穿多个支架环的连接杆，连接杆的两端分别固定于真空腔的内壁。

进一步地，支架环上设置有超导线圈安装槽，子超导线圈卡接在超导线圈安装槽内。

进一步地，子超导线圈由多个超导带材围绕超导线圈安装槽依次层叠形成，且每圈超导带材具有切口。

进一步地，每相邻两圈超导线材的切口位置错开，且每相邻两圈超导带材的切口位置相对设置。

进一步地，每个支架环上设置有多个安装孔，连接杆贯穿安装孔将多个支架环固定连接在一起。安装孔依次对应同心设置，连接杆依次穿过支架环上的安装孔。

进一步地，每个支架环上的多个安装孔靠近支架环的边缘且沿周向均匀分布。

进一步地，支架环上设置有冷却管安装槽，冷却管安装槽与超导线圈安装槽同心设置，且位于超导线圈安装槽外侧。

进一步地，冷却管安装槽具有朝向支架环外边缘延伸的开口。

进一步地，多个子超导线圈依次间隔排列且同轴设置。

进一步地，多个支架环的外径尺寸相同，多个支架环的内径尺寸依次减小。