[发明专利]一种用于多级扭绞和外加护套的Bi-2212 CICC导体热处理方法

说明书

本发明公开了一种用于多级扭绞和外加护套的Bi‑2212CICC导体热处理方法，包括：将Bi‑2212超导导体热处理前进行端部密封处理；热处理时铠甲内部通入高压氧氩混合气(＞3MPa)；铠甲外部通入高纯氩气(导体外压力要求高于导体内压力)；气体进入导体前预热处理(预热温度与热处理曲线同步)；PLC控制器控制进气、出气流量，保持导体内部压力稳定(波动小于1％)；导体前后端氧气浓度检测，实时计算氧气消耗量。温度曲线优化，大型导体运用低速率热处理工艺，保证温度平稳升降。本发明为大型Bi2212导体乃至于导体热处理提供了一种高效新颖的方法。

技术领域

本发明涉及超导导体热处理方法领域，具体是一种用于多级扭绞和外加护套的Bi-2212 CICC(铠装电缆导体Cable in conduit conductor)导体热处理工艺。

背景技术

中国聚变工程实验堆(CFETR)是基于中国自主设计研制、成功建成运行先进实验超导托卡马克装置(EAST)和加入国际热核聚变实验堆(ITER)计划建设的开展受控核聚变研究的超导托卡马克装置，它对我国开发聚变能源、应对能源危机具有重要意义。超导线是托卡马克装置的重要部件，其技术是聚变工程的关键技术。下一代聚变堆的显著特点是，中心螺管线圈及纵场线圈的最高磁场都将超过12T。受低温超导线材上临界磁场的限制，采用传统低温超导材料不可能制备出更高磁场的导体，绕制更高磁场的导体要求材料在超过20T的磁场中仍能够保持较高临界电流密度。因此，寻求具有更为优良综合性能的超导材料和高场导体是未来可控磁约束聚变示范堆和商业化过程中必须解决的问题。陶瓷氧化物高温超导材料因其在4.2K下具有极高的不可逆场和优异的磁场载流特性，因此是建造高场导体的理想材料。在高温超导材料中，Bi2Sr2Ca1Cu2OX(Bi-2212)是唯一可制备成各向同性圆线的材料，其在4.2K即使外场高达45T依然能够承载具有实际应用意义的工程电流密度，因此是目前最具高场下(20T)应用前景的高温超导材料。

热处理是导体和导体制造中的重要环节，对于传统的低温超导材料的CICC导体及其绕制的导体，如：Nb₃Sn，用其支撑CICC导体并绕制成线圈的最后一步便是热处理。通常热处理大型的Nb₃Sn线圈需要很大的真空炉。但是，对于Bi-2212这种高温超导材料，其反应过程需要氧气。其次，Bi-2212反应的温度远高于Nb₃Sn，接近900℃。因此，如果像热处理Nb₃Sn导体那样热处理Bi-2212导体几乎无法实现，因为普通材料在如此高的温度中，会被严重氧化，就算使用特殊材料来制造热处理炉，首先，技术难度很大，二是成本过高，难以实现。另外，由于Bi-2212超导导体在铠甲内部，本身超导线与铠甲之间，超导线本身的空隙都很小，如果想要导体中间段的超导线与氧气充分的反应，就需要很长的热处理时间，而在大空间内，长时间保证温度的稳定和均匀也几乎难以实现，综上所述，传统的大型线圈热处理方法无法在Bi-2212导体上实现。因此需要找到一种新的方法来实现Bi-2212导体的热处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于多级扭绞和外加护套的Bi-2212 CICC导体热处理方法，以解决现有技术热处理方法无法对Bi-2212超导导体进行热处理的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

1、一种用于多级扭绞和外加护套的Bi-2212 CICC导体热处理方法，所述Bi-2212CICC导体由Bi-2212的CICC超导电缆绕制而成，导体包括1500根以内的超导线，CICC超导导体超导线及同轴套装在超导线外的铠甲，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、热处理方式：导体内部通入4.5MPa-5.5MPa高压氧氩混合气；

(1)、热处理方式：导体外部通入9.5MPa-10.5MPa高压氩气；

(2)、热处理前导体两端扭绞的超导线解开并密封；