[发明专利]一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置

说明书

本发明公开了一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置，其特征在于：包括有在室温环境下工作的动力模块、在低温磁体内部低温环境下工作的测试模块。本发明的装置在超导股线局部横向压缩临界性能测试中发挥很大作用。

技术领域

本发明主要涉及超导材料领域，具体涉及一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置。

背景技术

聚变能作为一种清洁能源，是人类的梦想能源之一，托卡马克型磁约束核聚变装置是产生聚变能的可靠装置，全超导托卡马克是实现聚变堆连续运行的重要保障。中国在成功建立并运行全超导非圆截面托克马克EAST的基础上，积极开展国际热核聚变实验堆ITER的建设工作。同时，各个国家也开始了下一代聚变堆的预研工作。托卡马克磁约束装置的核心是磁体线圈，这些线圈通常由CICC（cable-in-conduit conductor）导体绕制而成。

传统Nb基超导材料如Nb3Sn 和NbTi受其上临界场（Hc₂）的限制，已经逐渐无法满足未来的高场需求。因此，人们逐渐将目光转向具有高临界场的高温超导材料。但是，无论低温超导材料还是高温超导材料，在CICC导体的制造和实际应用中，超导材料会因为绞制过程中的作用力、运行过程中的洛伦兹力、以及升降温过程中的热应力等的作用而发生变形，从而导致导体临界电流衰退。在未来，随着磁体技术的发展，人们对磁场强度的要求将会越来越高。一方面为了能够制造出更高磁场的磁体，人们逐渐地将目光投向了Bi-2212,YBCO等具有较高上临界场的高温超材料，而另一方面，更高的磁场强度势必会造成超导材料在运行过程中更大的变形，这些变形对于超导材料尤其是对应变十分敏感的Bi-2212来说影响是巨大的。其中局部的接触变形是造成超导线性能衰退的一个主要原因。

为了研究超导线的局部接触变形对其性能的影响，我们设计了一套专用于测试超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置。该装置可用于Nb₃Sn、NbTi、MgB₂以及Bi-2212等超导线的局部横向压缩应变临界性能测试，为未来导体的设计和优化提供理论和实践依据。

超导线局部横向压缩应变临界性能测试实验中，采用四引线法进行测量。

为了消除边界效应，选取了样品中间40mm 的长度进行测量。

实验内容主要包括：测试样品在不同的横向压缩变形量下，不同磁场强度下4.2K时超导线的临界性能。

测试样品浸泡在液氦（4.2 K）中进行通电实验，测试过程中需要在液氦中给样品施加横向压缩载荷，需要设计一套可靠的测试装置，固定测试超导样品并施加载荷，并且在一定的背景磁场中给样品通入直流电流，测试样品临界电流和n 值。

目前国际上各个低温超导实验室采用的超导线局部横向压缩应变临界性能测试装置结构不尽相同，为了能够安全、准确、可靠、高效的测量超导线的弯曲临界性能，装置设计时必须考虑以下几点：

1. 动力装置稳定可靠，

2. 测试样品固定牢靠；

3.真实模拟导线间的相互挤压，且挤压角度易于调整；

4. 电流引线优化设计，满足通电要求；

5.样品杆及电流引线易于冷却以节省液氦；

6.更换样品时样品杆易于干燥；

7.可靠的电绝缘。

发明内容

本发明目的就是为了填补目前国内在该领域的技术空白，提供一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：