[发明专利]一种基于CICC导体的同轴型搭接式超导接头及制备方法

说明书

本发明涉及核聚变装置领域，公开了一种基于CICC导体的同轴型搭接式超导接头及制备方法，其包括中心冷却管、第一超导缆、第二超导缆、箍缩套以及接头铠甲，第一超导缆和第二超导缆分别套设于中心冷却管两端，并通过第一超导缆子缆和第二超导缆子缆连接，箍缩套套设于两子缆的的绞接处，接头铠甲套设于第一超导缆、第二超导缆和箍缩套的外周，同时采用子缆端头封焊等方法加工形成该超导接头。本发明的有益效果为：电流传递效率高，机械连接性能好，超导性能稳定，在10特斯拉以下的高场强环境工作时电阻小于1纳欧，箍缩套和接头铠甲能够保证超导接头的可靠性和稳定性，同时该加工方法也能够简单有效的制造超导接头，实现超导接头连续可靠生产的目的。

技术领域

本发明涉及核聚变装置领域，特别是涉及一种基于CICC导体的同轴型搭接式超导接头及制备方法。

背景技术

核聚变能具有资源丰富、无碳排放和安全等优点，是构建清洁低碳、安全高效的能源体系的重要途径，其将成为人类提供取之不尽的清洁能源。聚变堆的核心部件为超导磁体，它具有尺寸大、场强高、工作电流大的特点，所以导体要经受的电磁力作用很大，而且由于其磁场变化率很大，超导体的交流损耗值较高。为了保证超导磁体的安全运行，在超导磁体制造时首选在机械结构、绝缘性能、磁体绕制工艺及运行安全性等方面的具有绝对优势的管内电缆导体（Cable-In-Conduit-Conductor,CICC）。

目前，随着对超导磁体的性能需求越来越高，由此带来的超导磁体的规模也越来越大，因此对超大型超导磁体制造所需的导体的总长度往往达到数千米。受导体制造工艺及条件的限制，目前单根CICC导体的长度往往不超过1000米。并且随着磁体规模的增加，如果按照传统的单一导体的设计，其材料成本将非常庞大。同时随着超导磁体的性能参数（磁场、电流）要求的逐步提升，对超导接头的电性能、机械性能以及可靠性要求也相应提高，常规的工作在1-2 T磁场条件下的电阻不超过5纳欧的水平的超导接头已无法满足要求，现需要一种能够工作在3-10T，电阻在1纳欧以下的高性能接头。因此，亟需一种新型的超导接头及其制备方法，以解决上述问题。

发明内容

本申请的第一目的是提供一种基于CICC导体的同轴型搭接式超导接头，其电学性能好，解决了大型超导磁体制造中导体长度以及安装空间的限制所带来的设计和制造问题。

本申请的第一目的是通过如下技术方案实现的：

一种基于CICC导体的同轴型搭接式超导接头，包括：中心冷却管、第一超导缆、第二超导缆、箍缩套以及接头铠甲，所述第一超导缆套设于所述中心冷却管的外周上并位于所述中心冷却管的第一端，所述第二超导缆套设于所述中心冷却管的外周上并位于所述中心冷却管的第二端，所述中心冷却管分别与所述第一超导缆的中心螺线管和所述第二超导缆的中心螺线管连接，所述第一超导缆的端部具有若干第一超导缆子缆，所述第二超导缆的端部具有若干第二超导缆子缆，所述第一超导缆子缆和所述第二超导缆子缆绞接连接，所述箍缩套套设于所述第一超导缆子缆和所述第二超导缆子缆的绞接位置，所述接头铠甲套设于所述第一超导缆、所述第二超导缆和所述箍缩套的外周。

本申请的一些实施例中，所述第一超导缆子缆和所述第二超导缆子缆绞接形成的子缆数与所述第一超导缆的子缆数和所述第二超导缆的子缆数相同。

本申请的一些实施例中，沿所述第一超导缆子缆和所述第二超导缆子缆绞接位置的横截面观察，所述第一超导缆子缆和所述第二超导缆子缆绞接形成第一绞接层和第二绞接层，所述第一绞接层和所述第二绞接层由内向外依次设置，且所述第一绞接层中的所述第一超导缆子缆和所述第一绞接层中的所述第二超导缆子缆依次周向间隔设置，所述第二绞接层中的所述第一超导缆子缆和所述第二绞接层中所述的第二超导缆子缆依次周向间隔设置。

本申请的一些实施例中，所述箍缩套的数量为多个，所述箍缩套沿所述第一超导缆和所述第二超导缆的绞接位置的轴向间隔设置。

本申请的一些实施例中，所述接头铠甲包括相互对接的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体焊接连接。