[发明专利]一种超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线系统

说明书

本发明公开了一种超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线系统，包括电流引线终端盒、过渡馈线组件和内部馈线组件，所述电流引线终端盒通过所述过渡馈线组件与所述内部馈线组件连接，所述电流引线终端盒内部为真空状态，所述过渡馈线组件与所述电流引线终端盒之间设有真空隔断结构。本发明提供的馈线系统具有真空隔断结构，可以隔绝过渡馈线组件和电流引线终端盒之间的真空连接，各馈线系统之间互不干涉，可独立完成加工装配，其安装位置可布置在最适合与对应磁体连接的位置，降低了装配难度，节省了装置内部的连接空间，同时可依据建筑物布局分布在建筑物的不同层次，有利于实施日常维护。

本申请是申请号为201810059655.4，申请日为2018年1月22日，发明名称为“大型超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线”的分案申请。

技术领域

本发明涉及超导磁体技术领域，特别涉及用于磁约束聚变装置超导托卡马克磁体，具体是一种适用于超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线系统。

背景技术

在典型的超导托卡马克磁约束聚变装置中，上亿摄氏度的高温等离子体被超导磁体形成的环状强磁场约束，悬浮在真空室内沿闭合的磁场线运动，构成了核聚变反应的基本环境。为了获得特定形状的空间磁场，超导托卡马克磁体系统由环向场超导磁体、极向场磁体、中心螺线管、校正场磁体等组成，这些超导磁体分布在托卡马克装置的不同位置。运行时首先需要向超导磁体提供特定温度的冷质，使超导材料具有超导电性，然后由外部电源系统向超导磁体提供特定的电流，最终建立起特定形状的空间磁场。此外为了监控超导磁体的运行状态，需要在超导磁体的特定位置布置特定数量的温度、电位等传感器，由信号测量线引出至监控系统中。

常规的技术手段中，提供给超导磁体的运行电流，以及提供给超导磁体的冷质一般采用集中式的结构形式。对于电流回路来说，电源系统通过室温铜电流排把电流传输至电流引线室温端，经过电流引线换热后，电流经一段超导传输电缆流入超导磁体的终端，并从超导磁体的另一个终端流出，接入其他的超导磁体终端，或通过另一组同样结构的超导传输电缆、电流引线、室温铜电流排回流至电源系统形成完整的电流传输回路。如图1所示，所有的电流引线集成安装在电流引线罐11中，所有超导传输电缆集成安装在电流传输线管道12中，电流引线罐11与电流传输线管道12连通，并最终与超导磁体杜瓦13相连。对于冷却回路来说，制冷机产生的不同温度、流量、压力的冷质经过特定匹配的低温阀门和低温传输线连接至不同超导磁体的冷却入口，冷质完成冷却后回流至制冷机完成回收，所有的低温阀门集成安装在低温分配阀箱14中，所有的低温传输线集成安装在低温传输线管道15中，低温分配阀箱14与低温传输线管道15连通，并最终与超导磁体杜瓦13相连。

虽然上述集中式电流和冷质的传输形式在超导托卡马克磁约束聚变装置中有过应用，但其结构只适用于中小尺寸的超导托卡马克，一般装置直径和高度低于10米。对于未来聚变堆使用的超导托卡马克，由于其装置直径与高度均达到或超过40米，且超导磁体与外部电源、低温、测控系统距离较远，集中式的电流和冷质传输已经无法满足超导磁体系统及托卡马克装置承载建筑的整体设计要求，且装配和维护成本高昂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线系统，该馈线系统针对超导托卡马克中每一个或每一组超导磁体，分别设置一个独立的具有供电回路和供冷回路，并包含必要的信号采集通道，独立的馈线可以根据超导磁体的数量与位置，并依照承载超导托卡马克的建筑具体布局，分布在装置周围任何适当的空间位置；每一个馈线相互独立运行，这也就意味着托卡马克中的超导磁体或磁体组之间的供电、供冷互不干扰，这种做法有效的降低了馈线系统的安装难度，有力的减少了馈线系统的维护成本，极大的增加了馈线系统的运行稳定性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：