超導材料應變性能測試裝置研制及特性研究

發(fā)布時間：2020-08-17 16:13

【摘要】：目前人類社會的發(fā)展主要依賴煤、石油、天然氣等化石能源,這不僅會給地球帶來各種污染和溫室效應,而且人類還將面臨資源枯竭的威脅。而聚變能作為一種清潔能源,取之不盡用之不竭,是人類理想的未來能源。因此,當今世界各個國家都在積極投入到聚變能的研究和開發(fā)當中。托卡馬克(Tokamak)磁約束核聚變裝置是經(jīng)理論和實踐驗證的能產(chǎn)生聚變能的可靠裝置,并且全超導托卡馬克是實現(xiàn)聚變堆連續(xù)運行的重要保障。中國在成功建立并運行全超導托克馬克EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)的基礎上,積極參與國際熱核聚變實驗堆 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)項目的建設。在未來,中國將建設屬于自己的聚變實驗堆CFETR(China Fusion Engineering Test Reactor)。在這些大型聚變裝置中,磁體技術是核心,決定了該裝置能否穩(wěn)定持續(xù)運行。目前國際上大型聚變磁體通常使用CICC(cable in conduit conductor)導體繞制而成。而超導線又是CICC導體的主要組成部分,因此超導線的性能會影響CICC導體的性能,并最終影響聚變裝置中的磁體性能。在CICC導體的制造和實際應用中,超導材料會因為絞制過程中的作用力、運行過程中的洛倫茲力、以及升降溫過程中的熱應力等作用而發(fā)生變形,從而導致導體臨界電流衰退。在未來,隨著磁體技術的發(fā)展,人們對磁場強度的要求將會越來越高。一方面為了能夠制造出更高磁場的磁體,人們逐漸將目光投向了 Bi-2212,YBCO等具有較高上臨界場的高溫超材料,而另一方面,更高的磁場強度勢必會造成超導材料在運行過程中更大的變形,這對于超導材料尤其是對應變十分敏感的Bi-2212來說影響是巨大的。本文,我們介紹了一種新型的測試裝置SUPUM(Superconductor Under Mechanical-Stress)用于定量測試應變對CICC導體中的導線性能的影響,尤其是對高溫超導Bi-2212圓線。該裝置主要分為三個模塊(1)拉伸應變模塊;(2)彎曲應變模塊;(3)局部接觸應變模塊。利用該裝置我們對高溫超導材料機械及應變臨界性能進行了研究。通過Bi-2212圓線的測試驗證了裝置的可行性,此項研究對于未來CICC導體的設計和優(yōu)化具有重要意義。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM26
【圖文】：

超導材料,發(fā)展史

是目前國際上公認的制造大型超導磁體線圈的首選導體［３］［４］，已廣泛應用在加速逡逑器、聚變堆等大科學裝置中。逡逑圖１．邋１邋ＣＩＣＣ導體結(jié)構(gòu)逡逑１．３低溫超導材料Ｎｂ３Ｓｎ和高溫超導材料Ｂｉ－２２１２簡介逡逑１９１１年，荷蘭科學家Ｏｎｎｅｓ在用液氦對汞進行冷卻時發(fā)現(xiàn)了超導現(xiàn)象：當逡逑溫度低于４．２邋Ｋ時，水銀的電阻會完全消失。水銀由非超導態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢B(tài)的這逡逑個溫度被稱為超導臨界轉(zhuǎn)變溫度，通常以Ｔｃ表示。從此，一門新興的學科誕生逡逑了。在過去的一百多年的歷史里，人們發(fā)現(xiàn)越來越多擁有超導性能的材料，并且逡逑隨著時間的推移，這些發(fā)現(xiàn)的超導材料的臨界溫度也在逐步地提高。以液氮溫度逡逑為分界線，通常情況下可以將超導材料分為低溫超導材料和高溫超導材料，如圖逡逑１．２是超導材料的發(fā)展史。雖然目前為止己發(fā)現(xiàn)了上千種超導材料，但具有實際逡逑應用價值的僅有幾種

導體,發(fā)展史,超導材料