[发明专利]一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件

说明书

本发明公开了一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件，主要由Bi‑2223/Ag和ReBCO两种带材复合焊接于不锈钢分流器和两端铜头的槽中构成。本发明不仅增加了高温超导段温度裕度、保证了电流引线的失超安全运行时间、降低了冷端热负荷，并且与传统的Bi‑2223/AgAu高温超导电流引线相比大幅度降低了制造成本。该发明已成功通过了1000A电流引线高温超导组件的测试。实验结果表明，其结构牢靠，高温超导段温度梯度分布均匀，失冷安全时间大于10分钟，失超安全运行时间大于25秒，冷端漏热小于0.2W，高温超导接头电阻小于23nΩ，若应用于万安级电流引线中，接头电阻可小于3nΩ。

技术领域

本发明涉及大型热核聚变装置或其它大型电磁装置的超导磁体的供电馈线领域，具体为一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件。

背景技术

高温超导电流引线是连接室温电源与低温超导磁体，从室温过渡到液氦温区的电连接装置。对于超导磁体，常规的电流引线是向低温系统漏热的主要热源。而电流引线是超导装置中的关键部件之一，它对于超导磁体的稳定工作以及低温系统的成本，具有重要意义。追求安全稳定性和最小漏热一直是电流引线设计的首要目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件，其结构模块化、低漏热、成本低、载流能力强、安全性高。为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种具有复合型高温超导电流引线的高温超导组件，其可由多个单根高温超导组件并联而成；所述单根高温超导组件包括不锈钢分流器、冷端铜头、热端铜头和复合型超导叠；所述不锈钢管分流器的两端分别与所述热端铜头和冷端铜头真空钎焊；所述不锈钢分流器、热端铜头和冷端铜头上设有焊接凹槽；所述复合型超导叠采用Bi-2223/Ag带材和ReBCO超导带材，两种带材通过所述锡焊料连接在一起，再通过一层锡焊料一层带材的模式焊接在所述不锈钢分流器、热端铜头和冷端铜头的焊接凹槽内；所述不锈钢分流器总成由多个不锈钢分流器并联围绕组成。

进一步地，所述冷端铜头设置有多个台阶式接头，用于将所述ReBCO超导带材的超导面与冷端铜头焊接。

进一步地，还包括5K路冷源管路和50K路冷源管路，焊接有所述50K路冷源管路的所述热端铜头、不锈钢分流器和焊接有所述5K路冷源管路的冷端铜头真空钎焊成整体。

进一步地，所述Bi-2223/Ag带材焊接在所述热端铜头上，所述ReBCO超导带材焊接在所述冷端铜头上。

有益效果：

（1）本发明采用的Bi-2223/Ag和ReBCO等高温超导材料在超导状态下电阻为零，不会产生焦耳热，并且其热导率与不锈钢相当，其传导漏热也大大降低，而且以Bi-2223/Ag以及ReBCO为原材料的二代高温超导引线在一些性能方面更加优异，且价格较为便宜，既可填补在国内外的相关研究空白，同时有助于进一步提升电流引线的性能，并节约成本。由于其在液氮温区具有零电阻率和低热导率特点，高温超导电流引线能够减少低温系统约一半的冷量消耗，进而有效降低低温系统的建设投资和运行费用。

（2）本发明结合Bi-2223/Ag与ReBCO这两种带材的性能优势，热端采用Bi-2223/Ag带材，冷端采用ReBCO带材，两种带材在分流器上进行复合焊接，这样既增加高温超导段温度裕度、延长了电流引线热端失超安全运行时间，还降低了冷端漏热，而且相对比Bi-2223/AgAu电流引线而言，在成本上得到了大幅度下降。

（3）本发明的高温超导组件可根据设计容量由多个单根高温超导组件并联而成，使得结构模块化，工艺简单且安装方便。

（4）本发明降低了材料成本，并能够在失超情况下起到很好的分流和延缓温升的作用，保证高温超导组件的安全运行。

附图说明

图1为本发明的具有复合型电流引线的单根高温超导组件结构示意图；