[发明专利]柔性HTS电流引线

说明书

根据第一方面，提供一种HTS电流引线。所述HTS电流引线包括：包含多个HTS带的HTS线缆；围绕所述HTS线缆的编织套筒；以及浸渍所述HTS线缆和所述编织套筒的稳定剂材料。所述稳定剂材料具有高于所述HTS带的临界温度且低于所述HTS带的热降解温度的熔点。

技术领域

本发明涉及超导体装置。特别地，本发明涉及包括高温超导体的电流引线。

背景技术

超导材料典型地被分成“高温超导体”(HTS)和“低温超导体”(LTS)。LTS材料(诸如Nb和NbTi)是可以由BCS理论来描述其超导电性的金属或金属合金。所有低温超导体都具有低于约30K的临界温度(高于所述临界温度，即使在零磁场下材料也不能超导)。HTS材料的行为不由BCS理论描述，并且这样的材料可以具有高于约30K的临界温度(但是应注意，超导操作和成分中的物理差异限定HTS材料，而不是所述临界温度限定HTS材料)。最常用的HTS是“铜氧化物超导体”-基于铜氧化物(含有氧化铜基团的化合物)的陶瓷，诸如BSCCO或ReBCO(其中Re是稀土元素，通常是Y或Gd)。其它HTS材料包括铁磷化物(例如FeAs和FeSe)和二硼酸镁(MgB₂)。

ReBCO典型地被制造为具有如图1所示的结构的带。这样的带100通常大约100微米厚，并且包括衬底101(典型地是大约50微米厚的被电抛光的哈氏合金)，通过IBAD、磁控溅射或另一适当的技术将一系列缓冲层(已知为大约0.2微米厚的缓冲叠层102)沉积到所述衬底101上。外延ReBCO-HTS层103(通过MOCVD或另一适当的技术来沉积)与所述缓冲叠层重叠15，并且典型地1微米厚。1-2微米的银层104通过溅射或另一适当的技术被沉积到所述HTS层上，并且铜稳定剂层105通过电镀或另一适当的技术被沉积到所述带上，所述铜稳定剂层105经常完全地包封所述带。

所述衬底101提供了可以被进给通过制造线的机械主干，并允许后续层的生长。要求所述缓冲叠层102提供双向织构晶体模板以用于生长所述HTS层，并防止元素从所述衬底至所述HTS的化学扩散(这会破坏其超导性质)。要求所述银层104提供从所述ReBCO至所述稳定剂层的低电阻界面，并且所述稳定剂层105在所述ReBCO的任何部分结束超导(进入“正常”状态)的情况下提供替代的电流路径。

超导系统(诸如磁体)的设计中普遍的问题是在具有至低温环境的最小热负荷的低温下获得高电流。通常，高电流在室温下(即，所述低温环境之外)产生，并且通过电流引线传输到低温保持器。所述电流引线典型地是铜(对于约300K的温度)、黄铜(对于介于300K与77K的温度之间)和高温超导体(HTS)(对于低于77K的温度)的混合物。电流引线还可以被用于在单个温度下在所述系统的各区中传输电流。

可以使用其它解决方案，例如，使开关式电源将电力传递到所述低温保持器中，但这些解决方案通常仍将涉及位于所述电源与所述超导系统之间的HTS电流引线。

HTS电流引线可以是刚性的或柔性的。刚性的引线可能由于所述低温保持器被冷却时的热收缩而引起机械问题。柔性引线必须被小心地处理，因为如果HTS带被弯曲成过小的半径则所述HTS带将发展裂纹，并且如果所述HTS带处于由于操作时弯曲而导致的应变下则所述HTS带将具有减小的临界电流。

发明内容

根据第一方面，提供一种HTS电流引线。所述HTS电流引线包括：包含多个HTS带的HTS线缆；围绕所述HTS线缆的编织套筒；以及浸渍所述HTS线缆和所述编织套筒的稳定剂材料。所述稳定剂材料具有高于所述HTS带的临界温度且低于所述HTS带的热降解温度的熔点。

根据第二方面，提供一种制造HTS电流引线的方法。提供包括多个HTS带的HTS线缆。围绕所述线缆放置编织套筒。围绕所述编织套筒放置密封护套。所述密封护套填充有稳定剂材料，所述稳定剂材料具有高于所述HTS带的临界温度且低于所述HTS带的热降解温度的熔点。填充所述密封护套。