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基于托卡马克超导纵场线圈的SMES-UPS变流器设计及其控制策略

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中国电机工程学报 2004年第11期24卷 172-176页

作者：刘小宁王付胜中国科学院等离子体所电源室安徽省合肥市230031

基于超导托卡马克纵场线圈构成的超导磁体储能不停电电源,可用来避免由于电网嬗变或秒级跳闸使低温和真空系统掉电导致的托卡马克装置中的超导磁体失超。文中为SMES-UPS设计的是电流型变流器系统,该系统既可用作为纵场磁体正常工作时的... 详细信息

基于超导托卡马克纵场线圈构成的超导磁体储能不停电电源,可用来避免由于电网嬗变或秒级跳闸使低温和真空系统掉电导致的托卡马克装置中的超导磁体失超。文中为SMES-UPS设计的是电流型变流器系统,该系统既可用作为纵场磁体正常工作时的励磁电源又可用作电网故障时关键负载的备份电源。文章对该SMES-UPS变流器的不同工作条件下的原理和控制目标做了说明,对不同控制目标提出了相应的简单易实现的控制策略,并用Matlab进行了数字仿真,验证了控制策略的可行性。

关键词： SMES 变流器电网故障控制策略跳闸超导磁体不停电电源纵场线圈托卡马克装置超导托卡马克

HT-7U超导托克马克装置纵场线圈截面应力分析

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中国科学技术大学学报 2002年第6期32卷 690-695页

作者：阮剑华张培强陈文革武松涛中国科学技术大学力学与机械工程系安徽合肥230027 中国科学院等离子体所安徽合肥230031

HT 7U超导托克马克装置的纵场线圈是整个装置的核心部件 ,结构复杂 .对整个线圈直接进行实验是及其困难的 ,有必要在设计阶段对其力学性能进行有限元分析计算 .论文对纵场线圈进行了一些简化 ,主要对纵场线圈直线段截面在电动力作用下... 详细信息

HT 7U超导托克马克装置的纵场线圈是整个装置的核心部件 ,结构复杂 .对整个线圈直接进行实验是及其困难的 ,有必要在设计阶段对其力学性能进行有限元分析计算 .论文对纵场线圈进行了一些简化 ,主要对纵场线圈直线段截面在电动力作用下的应力分布进行了有限元分析计算 ,得到了二维截面上的应力分布规律 ,同时也分析计算了超导导体的圆角半径对应力分布的影响 .这些结果为线圈的设计和改进提供了一定的参考依据 .

关键词： HT-7U超导托克马克装置截面纵场线圈有限元分析应力分布力学性能等离子体

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EAST纵场线圈在稳定状态下热负荷的计算

低温与超导 2007年第2期35卷 133-135页

作者：浦云霞顾平道东华大学上海200051

文章分析了EAST托卡马克核聚变装置在正常运行情况下产生的各种热负荷。计算过程考虑了核热沉积以及热传导、热辐射、对流引起的换热过程。其中稀薄气体对流热、辐射热和核沉积热是热负荷的重要组成部分。这些结果对于分析整个液氦系统... 详细信息

文章分析了EAST托卡马克核聚变装置在正常运行情况下产生的各种热负荷。计算过程考虑了核热沉积以及热传导、热辐射、对流引起的换热过程。其中稀薄气体对流热、辐射热和核沉积热是热负荷的重要组成部分。这些结果对于分析整个液氦系统消耗量,降低低温系统的成本有着重要的作用。

关键词： EAST装置纵场线圈热负荷

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HT-7装置纵场线圈超导线接头的钎焊工艺

焊接 2003年第7期 29-30页

作者：吴杰峰张勇姚为民中国科学院等离子体物理研究所合肥市230031

纵场铜基NbTi超导母排的钎焊 ,是HT -7装置研制的一项较重要的技术工艺。要求钎焊的接头在 4.2K运行时 ,单个电流接头的接触电阻小于 1× 10 -8Ω。介绍了为达到上述技术要求而在接头结构、钎料配置和施焊工艺过程中所采取的各种措施 ,... 详细信息

纵场铜基NbTi超导母排的钎焊 ,是HT -7装置研制的一项较重要的技术工艺。要求钎焊的接头在 4.2K运行时 ,单个电流接头的接触电阻小于 1× 10 -8Ω。介绍了为达到上述技术要求而在接头结构、钎料配置和施焊工艺过程中所采取的各种措施 ,以及防止NbTi超导线过热的一些有效方法。

关键词： HT-7装置纵场线圈超导线接头钎焊钎料过热

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托卡马克装置纵场线圈粘接系统

粘接 1998年第1期19卷 27-29页

作者：陈强张勇李佳民中国科学院等离子体物理所安徽省合肥市230031

1引言托卡马克装置是进行高温聚变研究的，纵场线圈为该装置产生强磁场、维护等离子体放电创造聚变条件。目前世界上纵场线圈制造采用粘接结构的只有美国Texas大学聚变实验室一家，线圈板结构尺寸为1500mm×1700mm×2mm，产生3．0特斯拉... 详细信息

1引言托卡马克装置是进行高温聚变研究的，纵场线圈为该装置产生强磁场、维护等离子体放电创造聚变条件。目前世界上纵场线圈制造采用粘接结构的只有美国Texas大学聚变实验室一家，线圈板结构尺寸为1500mm×1700mm×2mm，产生3．0特斯拉（T）的强磁场。我们的HT－U的纵场线圈设计也是板结构，尺寸为1500mm×1530mm×14mm，在电流74．4kA平顶时间850ms产生3．0（T）的强磁场。而1：2模拟线圈设计参数，只是在长、宽上比1：1小，铜板厚度一样，中间的绝缘层一样厚，实验电压、电流一样。先是两块7mm厚的钢板之间一块旗部粘接，面积约0．03m2，接着把冷却水管放入，铆两块铜板成14mm厚，表面处理后再粘14mm厚钢板，共十四块，每层粘接面积约0．61m2，总共为8．54m2。为使固化后粘接强度高，匝间固化一次成型。纵场线圈通入强大的脉冲电流产生强磁场。同时将产生向心力、线圈张力、倾覆力等巨大的作用力。要克服这些作用力，极与板间的粘接剪切强度需98MPa，考虑到运行中的安全系数，该剪切强度需达到196～294MPa，对于小面积的粘接，国内尚有多种胶可供选择，对大面积平板粘接则困难较大。两钢板通过...

关键词：线圈粘接系统托卡马克装置纵场线圈聚变

HT-7U装置纵场线圈的稳态及瞬态传热分析

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2001年第4期24卷 517-522页

作者：陈文革李登啸潘引年武松涛翁佩德中国科学院等离子体物理研究所安徽合肥230031 合肥工业大学机械与汽车工程学院安徽合肥230009

文章分析了 TH- 7U托卡马克核聚变装置在正常和非正常运行情况下产生的各种热负荷在纵场磁体上的热行为 ,给出了纵场线圈盒最严重部位上的温度分布云图 ,计算过程考虑了核热沉积、各种热传导、热辐射、涡流损耗热和迫流式超临界氦进行... 详细信息

文章分析了 TH- 7U托卡马克核聚变装置在正常和非正常运行情况下产生的各种热负荷在纵场磁体上的热行为 ,给出了纵场线圈盒最严重部位上的温度分布云图 ,计算过程考虑了核热沉积、各种热传导、热辐射、涡流损耗热和迫流式超临界氦进行对流换热等过程。针对等离子体快速破裂时 ,在极短的时间内 ,其纵场磁体中产生的较大涡流损耗而引起的焦耳热对纵场线圈盒与超导磁体之间的热传递过程加以研究。该文采用国际上较为流行的有限元分析软件 COSMOS/ M进行计算 ,由于简化了纵场线圈有限元分析模型及真实情况下部分热流量的不确定性 ,所得结果较为乐观 ,但这些结果对 HT- 7U装置的工程设计仍具有重要意义。

关键词： HT-7U核聚变装置纵场线圈瞬态传热稳态传热对流换热温度分布

EAST全超导托卡马克装置失超保护检测技术的现状及发展

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核电子学与探测技术 2010年第9期30卷 1246-1250,1265页

作者：胡燕兰吕环宇朱则英陆建华中国科学院等离子体物理研究所六室安徽合肥230031

EAST装置是"九五"国家重大科学工程项目之一,做为世界上第一个全超导托卡马克装置,其纵场和极向场线圈全部由超导磁体组成,进行安全,准确,有效的失超保护是装置安全运行的首要环节。如何在全超导托卡马克装置这样复杂的电磁环境进行失... 详细信息

EAST装置是"九五"国家重大科学工程项目之一,做为世界上第一个全超导托卡马克装置,其纵场和极向场线圈全部由超导磁体组成,进行安全,准确,有效的失超保护是装置安全运行的首要环节。如何在全超导托卡马克装置这样复杂的电磁环境进行失超检测在世界上也无先例可寻。EAST上失超检测系统经过几十轮单饼超导线圈实验及两轮装置正式放电实验后逐步建立和完善起来,并已通过工程验收达到装置实验运行要求。主要介绍了EAST超导装置失超检测系统的基本结构和检测原理,同时还简述失超检测技术的发展并给出了实验结果。

关键词： EAST 全超导托卡马克装置失超检测纵场线圈电压互感器

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CFETR失超保护系统总体设计研究

南方能源建设 2022年第2期9卷 33-38页

作者：许强林李华宋执权徐猛张希宁中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

[目的]中国聚变工程实验堆(CFETR)失超保护系统转移并消耗失超状态下超导磁体中储存的巨大能量,使其免受损坏。为了满足CFETR失超保护系统的设计需求,文章进行了系统总体设计。[方法]介绍了失超保护系统的基本原理和动作逻辑,分别描述... 详细信息

[目的]中国聚变工程实验堆(CFETR)失超保护系统转移并消耗失超状态下超导磁体中储存的巨大能量,使其免受损坏。为了满足CFETR失超保护系统的设计需求,文章进行了系统总体设计。[方法]介绍了失超保护系统的基本原理和动作逻辑,分别描述了纵场线圈(TF)失超保护单元以及极向场/中心螺管线圈(PF/CS)失超保护单元的系统设计参数。[结果]对当前所设计的两种不同方案进行分析,主要介绍了失超保护开关的拓扑结构、开关动作逻辑以及其他部件的设计需求。[结论]对于系统总体设计方案,由于成本低、占地少、技术相对成熟且可行性高,电流人工过零关断的机械式直流开关作为首选方案。考虑到良好的发展前景,机械开关和固态开关相结合的混合直流开关作为备选方案。

关键词： CFETR失超保护系统纵场线圈极向场/中心螺管线圈电流人工过零混合直流开关

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HELIMAK装置的装配工艺研究

锅炉技术 2003年第1期34卷 54-58页

作者：唐伟宝魏明上海锅炉厂有限公司上海200245

HELIMAK装置被应用于美国国家聚变实验研究项目中 ,由于产品结构特殊 ,对制造特别是组装带来了一定的难度 ,通过对该装置装配过程 ,包括纵场、垂直场线圈安装、真空室合拢技术介绍 ,有益于制造工艺水平的提高。

关键词： HELIMAK装置装配工艺聚变实验研究总装工艺纵场线圈垂直场线圈