金属流体测量用超导磁铁系统设计、制作和测试

作     者：兰贤辉 刘伟 李超 陈传 

作者机构：西安聚能超导磁体科技有限公司 

出 版 物：《机械设计与研究》 (Machine Design & Research)

年 卷 期：2024年第5期

页      面：65-69页

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家科学自然基金资助项目(52127807) 

主　　题：金属流体 速度场 温度场 超导磁铁 零挥发 

摘      要：核聚变堆中液态锂铅包层是可以实现聚变能高效转换及产氚的关键部件，液态金属在强磁场下的自然对流换热规律是影响包层转换效率的关键因素之一，但是目前国内没有可以测量液态金属的强磁场设备。本文分析了金属流体速度场和温度场测量的发展和需求，依据技术要求，根据电磁和传热原理，建立电磁、结构、传热模型，对所需背景超导磁铁系统设备开展了电磁设计、结构设计、热导设计、加工制造、组装和测试研究工作。通过实际运行，超导铁系统设备满足各项技术要求，成为国产第一台测量液态金属速度场和温度场的超导磁铁系统。整个装置重量82 000 kg,总长2 950 mm,总宽2 340 mm,总高4 560 mm,设计磁场强度最高可达3 T,通常运行磁场2.5 T,运行电流335 A。磁场调节精度0.005 T,磁场波动0.005 T,通过稳定运行，有效区域磁场强度的最大偏差≤5%,磁铁外围1 m范围以外≤0.03 T的剩磁，磁铁系统采用4.2 K液氦冷却零挥发方式闭环运行，测量通道的尺寸为300 mm×800 mm×2 948 mm,设计制造满足各项技术要求并稳定运行，为磁流体速度场和温度场测量提供了研究基础。