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铠装电缆导体CICC(Cable in Conduit Conductor)是最近二十多年来应用于大型超导磁体上的主要导体形式,国际上正在兴建的装置上全部应用这种导体。EAST超导托卡马克装置是国家“九五”重大科学工程项目,在它上面的全部纵场磁体,极向场磁体及中心螺管线圈全部应用CICC导体。本文的研究目标是通过对导体结构的分析,导体制造工艺的研究,设计一条CICC导体生产线。并完成EAST所需要的全部32kM CICC导体的研制,同时为了超导导体的连接设计研制一种低阻超导接头,以满足EAST装置上磁体之间连接的需要。本研究分为五个部分:
第一章综述了当今超导托卡马克超导磁体、导体、超导接头及EAST装置的结构和CICC超导体的应用情况。
第二章论述了EAST CICC的结构,计算了导体的各组份及空隙率。通过导体的稳定性分析,描述了CICC的设计。
第三章根据CICC的设计提出了导体制造对CICC生产线的要求。列出了导体研制过程中的所有工艺难点。通过调研、计算、分析及参考国际上的同类生产线工艺,逐点对工艺难题进行剖析,找到了解决途径。设计了相应的制造设备,这些工艺难点包括:导管的检验、预处理、对接焊、6种100%实施的无损检测、600米穿缆、成型、预弯收卷等。本文亦对现有的这条生产线的一些环节进行了优化设计,提出了新的设想。
第四章论述了对导管对接焊缝的6种无损检验技术,因为在EAST装置中总共存在有3000个导管接头,任何一个有问题就等于整个装置有问题,因此CICC生产线设计了6种无损检测方法,相互印证和补充,做到让焊好的接头100%合格。本章对各种检验方法进行了阐述,对技术上已过关的工艺进行了试验验证,建立了检测标准,设计了或购置了检测设备和配套部件,超声检测没有现成的技术,通过大量实验对它进行了研究,找到了行之有效的检验方法:Lamb波包络法,应用于整个生产过程。
第五章对超导接头进行了详细的分析,计算设计和试验验证,从子缆接头开始到全缆接头的设计和试验,通过多种设计的比较选择了最终的设计方案,并设计了有效的缩径模具。为EAST装置做了上百个实用接头,并于06年3月通过EAST运行试验的验证。