[发明专利]一种分离式一级电流引线装置

说明书

技术领域

本发明涉及超导磁体系统的一级电流引线装置，特别涉及一种用于传导冷却超导磁体的一级电流引线。

背景技术

20世纪90年代后期，传导冷却超导磁体技术发展迅速，逐渐有取代液氦浸泡超导磁体之势。传导冷却超导磁体系统主要由超导磁体、G-M制冷机、真空容器、冷屏、电流引线、磁体电源及控制部件等组成。与传统的液氦浸泡超导磁体系统比较，传导冷却超导磁体不使用液氦来冷却，而是使用二级G-M制冷机作为冷源对超导磁体进行冷却。由于整个超导磁体采用单一冷源靠热传导方式冷却，因此超导磁体各个部件之间连接要紧密，导热要非常好。此外G-M制冷机的制冷功率有限，如SHI-SRDK415D型号的制冷机，一级冷头制冷功率50K时为35W，二级冷头的制冷功率4.2K时只有1.5W，这对超导磁体与外界传热的设计，提出了更为严格的要求。

在各项漏热中，电流引线的漏热占了很大份额。目前，正在使用的电流引线大多数为铜-高温超导引线二元组合方式，铜引线为一级电流引线工作在室温和制冷机一级冷头温度之间，高温超导电流引线为二级电流引线工作在一级冷头和二级冷头温度之间。这样，铜引线的漏热大部分可由一级冷头带走，而高温超导电流引线则处在超导态，消除了焦耳热；另一方面，高温超导材料的热导率很低，沿引线的传导漏热非常小。

尽管目前的电流引线已大幅度降低了漏热，但一级铜电流引线向一级冷头的漏热仍然非常大，导致冷屏温度无法降得很低，冷屏的温度越高向超导磁体的辐射热也就越大。对于某些通电为几百安培的传导冷却超导磁体系统来说，情况更为突出，严重时可能导致超导磁体不能正常工作。

发明内容

本发明的目的是克服现有的一级电流引线向一级冷头漏热大的缺陷，提出一种分离式一级电流引线装置。

电流引线是处在室温的电源向低温环境中的超导磁体输送能量的通道。一级电流引线的低温端固定在超导磁体系统的冷屏上，而冷屏直接同G-M制冷机的一级冷头连接，并且靠一级冷头的制冷量将冷屏冷却到77K以下。一级电流引线向冷屏的漏热通过冷屏传导给一级冷头。

本发明分离式一级电流引线装置采用以下技术方案：

当超导磁体在一次性励磁到目标值后，再借助于超导开关的闭合使超导磁体在持续电流下运行，此后电流引线上将不再有电流通过。如果在超导磁体励磁时，采用低温冷却液将一级电流引线的高温端冷却到一个比较低的温度，在超导磁体运行在持续电流模式时，断开一级电流引线与高温端的连接，这样将会大大减少高温端向一级冷头的漏热。

本发明的分离式一级电流引线装置由一级电流引线本体和轴向位移调节器组成。所述的轴向位移调节器固定在真空容器的上盖板上，一级电流引线本体的高温端固定在轴向位移调节器上，一级电流引线本体的低温端固定在超导磁体系统的冷屏的上盖板上。一级电流引线本体与高温超导电流引线共同构成外电源向超导磁体输送能量的通道。

本发明分离式一级电流引线装置的一级电流引线本体主要包括低温筒、高温端固定柱、高温端底座和冷屏接线座。所述的高温端固定柱为上端粗、下端细的圆柱体，高温端固定柱的上端焊接有一个接线鼻子，该接线鼻子与外电源的输出线连接。所述的低温筒为上端敞口的杯状容器。低温筒下端面中心开有圆孔，所述高温端固定柱的上端面突出一段圆管，此圆管插入低温筒下端面中心的圆孔，并与所述的低温筒焊接在一起。所述的高温端底座上端面加工有一凹槽，凹槽的直径与高温端固定柱下端的外径相等；高温端底座的下底面加工有一螺纹孔，高温端底座通过一根带有螺纹的环氧杆固定在所述冷屏的上盖板上，环氧杆的上端拧紧在高温端底座下底面上的螺纹孔内。所述的冷屏接线座固定在冷屏上盖板上，冷屏接线座与冷屏上盖板之间垫有导热绝缘件，使冷屏接线座和冷屏上盖板在保证电气绝缘的情况下具有良好的热接触。冷屏接线座上端和高温端底座通过一根铜条连接，冷屏接线座下端与高温超导电流引线连接。