[发明专利]具有剥离带的场线圈

说明书

本申请公开了一种用于球形托卡马克装置中的环形场线圈。环形场线圈包括中心柱和多个返回分支。中心柱包括多个剥离式HTS带，并且返回分支包括多个基板式HTS带。每个剥离式HTS带包括ReBCO层，所述ReBCO层在所述ReBCO层的每一侧结合到相应的金属界面层，每个金属界面层结合到金属稳定层。每个基板式HTS带包括在一侧结合到金属界面层并且在另一侧结合到氧化物缓冲堆的ReBCO层，所述金属界面层结合到金属稳定层，并且所述氧化物缓冲堆被结合到基板。

技术领域

本发明涉及核聚变反应堆。特别地，本发明涉及一种与包括托卡马克等离子体容器的核聚变反应堆一起使用的环形场线圈。

背景技术

超导材料通常分为“高温超导体”(HTS)和“低温超导体”(LTS)。LTS材料，诸如Nb和NbTi等，是金属或金属合金，它们的超导性可以通过BCS理论来描述。所有的低温超导体具有低于约30K的临界温度(高于临界温度时即使在零磁场下材料也不能是超导的)。BCS理论没有描述HTS材料的性能，此类材料可以具有高于约30K的临界温度(但是应注意的是，限定HTS材料的是超导操作和成分的物理差异，而不是临界温度)。但最常用的HTS是“铜酸盐超导体”-铜酸盐基陶瓷(含氧化铜基团的化合物)，例如BSCCO或ReBCO(其中Re是稀土元素，通常是Y或Gd)。其他HTS材料包括铁磷化物(例如FeAs和FeSe)和二硼酸镁(MgB₂)。

ReBCO通常制造为带，带的结构如图1所示。这种带500通常约为100微米厚，并包括基板501(通常为约50微米厚的电抛光的哈氏合金)，并通过IBAD、磁控溅射或另一种合适的技术在基板501上沉积厚度约为0.2微米的一系列缓冲层，该一系列缓冲层称为缓冲堆502。外延的ReBCO-HTS层503(通过MOCVD或另一种合适的技术沉积)覆盖在缓冲堆上，并且通常为1微米厚。通过溅射或另一种合适的技术将1-2微米的银层504沉积在HTS层上，并且通过电镀或另一种合适的技术将铜稳定层505沉积在带上，这通常将带完全包封。

基板501提供了可通过生产线输送并允许后续层的生长的机械主干。缓冲堆502被需要以提供在其上生长HTS层的双轴织构的晶体模板，并防止元素从基板化学扩散到HTS，这种化学扩散会损害其超导性能。银层504被需要以提供从REBCO到稳定层的低电阻界面，并且在ReBCO的任何部分停止超导(进入“正常”状态)的情况下，稳定层505提供替代的电流路径。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于球形托卡马克装置中的环形场线圈。环形场线圈包括中心柱和多个返回分支。中心柱包括多个剥离式HTS带，并且返回分支包括多个基板式HTS带。每个剥离式HTS带包括ReBCO层，所述ReBCO层在所述ReBCO层的每一侧结合到相应的金属界面层，每个金属界面层结合到金属稳定层。每个基板式HTS带包括在一侧结合到金属界面层并且在另一侧结合到氧化物缓冲堆的ReBCO层，金属界面层结合到金属稳定层，并且氧化物缓冲堆被结合到基板。

每个金属界面层可以由银形成。每个金属稳定层可以由铜、铝、银、不锈钢或黄铜形成。

在一个实施例中，每个返回分支包括可失超区段，该可失超区段包括基板式HTS带和与基板式HTS带相邻放置的加热器。

附图说明

图1示出了“基板式”ReBCO带的结构；

图2是带的ReBCO层的示意图。

具体实施方式