中国将建造聚变工程实验堆 CFETR(Chinese Fusion Engineering Testing Reactor),以开展稳态、高效的聚变堆科学研究。中心螺线管(Central Solenoid,CS)线圈是CFETR超导磁体系统的核心部件之一。为发展和验证大型超导磁体的关键技术和制造过程,我们开展了 CFETRCS模型线圈关键技术研究项目,工程目标是产生12 T峰值磁场和1.5 T/s最大磁场变化率,并完成模型线圈的制造和性能评估。超导接头是制造模型线圈的关键技术之一,它承担了连接电回路和冷却回路的重要任务,接头的引入,会产生焦耳热和交流损耗,增大了低温系统的热负荷。文章的主要研究内容如下。首先根据CS模型线圈的导体参数和磁体结构,提出了超导接头的设计要求,对CS模型线圈超导接头进行了结构设计,确定了其结构形式和相关参数。在此基础上,对超导接头的重要设计参数进行了理论分析和估算,主要包括直流电阻、交流损耗等,为超导接头的设计的合理性提供了理论依据。针对CS模型线圈超导接头制造技术,进行了大量的工艺探索和研究。主要包括如下方面:铜材剩余电阻比率测试、终端铜套管钎焊及无损检测、导体去除铠甲、超导电缆表面处理(包括NbTi电缆外表面去镍和镀银、Nb3Sn电缆外表面去铬)、Nb3Sn电缆与终端铜套管烧结实验、NbTi电缆与终端铜套管锡焊实验等。通过对CS模型线圈超导接头制造工艺的研究,确定了可行的接头制备工艺,也为超导接头全尺寸测试样件的制造奠定了基础。然后进行了 NbTi CICC超导接头的研制和测试,验证接头的制造工艺。进行了 NbTi-NbTi全尺寸超导接头样件的设计,并对样件的研制过程进行了详细的描述。设计了 24 kA超导变压器对接头样件进行通电,进行了霍尔传感器的标定和电流测量误差分析,并在不同电流下对超导接头直流电阻进行了测试。并利用次级回路电流衰减法对超导接头的电阻测试结果进行了验证。测得NbTi-NbTi超导接头直流电阻约0.5 nΩ,符合CS模型线圈超导接头设计要求。在CS模型线圈超导接头制造之前,必须要对超导接头进行电学性能测试,基于测试要求和测试装置背景,设计了 Nb3Sn-NbTi超导接头测试样件,介绍了Nb3Sn终端制造的工艺,并对其中接头终端搭接面锡焊进行了详细描述。Nb3Sn-NbTi超导接头直流电阻在5 T背景磁场,47.65 kA运行电流下约1.5 nΩ,满足小于5 nΩ的设计要求,接头交流损耗小于30 J/cycle,在幅值0.2T,频率范围0.03-1 Hz正弦交流磁场下,接头交流损耗在0.1 Hz达到峰值。并用线性求和模型(LSM)和多区局部屏蔽模型(MPAS)对交流损耗测试结果进行了分析和模拟。并根据测试结果,对CS模型线圈AC测试波形下的接头交流损耗功率进行了计算,Nb3Sn-NbTi超导接头在测试波形下热损耗功率峰值约为50W,超导接头最大温升约为0.75 K,温度裕度约为2.15 K,超导接头能稳定运行。