[发明专利]一种中国聚变工程实验堆纵场线圈用超导电缆

说明书

本发明公开了一种中国聚变工程实验堆纵场线圈用超导电缆，采用至少900根鈮三锡(Nb₃Sn)超导股线和至少522根退火软铜线逐级绞合而成。本发明设计的超导电缆的各项性能指标完全满足中国聚变工程实验堆绕制TF磁体线圈用超导电缆技术规范的要求，电缆紧压时超导股线完好无损。

技术领域

本发明涉及超导电缆技术领域，具体涉及的是一种中国聚变工程实验堆纵场线圈用超导电缆。

背景技术

中国聚变工程实验堆(CFETR)是中国自主设计和研制并联合国际合作的重大科学工程，是中国在全面消化吸收国际热核聚变实验堆(ITER)相关技术的基础上，预先开展下一代超导聚变堆研究的重大项目。项目所需的超导电缆绕制的TF线圈产生的磁场要求达到14.5T,而国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental ReactorITER)计划超导电缆产生的磁场最高达到11.5T,这就要求中国聚变工程实验堆TF超导电缆的截面更大、超导股线更粗(ITER用超导股线为0.82mm)。

核聚变装置用超导电缆的设计外径远小于电缆绞合的自然外径，在电缆的绞合中必须采取外径缩径措施。超导丝的材质比较硬，几乎没有伸率，如果按照ITER计划用超导缆的产品结构进行中国工程聚变实验堆项目TF超导电缆的设计，则该超导电缆导体外径不能控制到目标值，原因是如果达到目标值该电缆内的超导股线间以及超导股线与中心冷却管会产生挤压，超导股线产生较深的压痕，致使超导电缆通电能力远达不到设计要求。

发明内容

本发明旨在提供一种中国聚变工程实验堆纵场线圈用超导电缆，当电缆缩径达到目标的外径值时，可确保超导股线无受损现象，从而满足中国工程聚变实验堆项目的使用要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种中国聚变工程实验堆纵场线圈用超导电缆，由主缆五级缆和包覆在主缆五级缆外部的第一不锈钢包带组成；

所述的主缆五级缆由至少六个主缆四级缆以及中心冷却管按照450±20mm的节距完全退扭绞合而成；所述的主缆四级缆外部包覆有第二不锈钢包带；

所述的主缆四级缆由至少五个主缆三级缆以及中心二级缆按照190±10mm的节距完全退扭绞合而成；

所述的主缆三级缆由至少五个主缆二级缆按照120±8mm的节距完全退扭绞合而成；

所述的主缆二级缆由至少三个主缆一级缆按照90±5mm的节距完全退扭绞合而成；

所述的主缆一级缆由至少两根鈮三锡超导股线按照55±3mm的节距进行完全退扭绞合，然后在形成的绞合体外面按照节距为25±1mm缠绕退火软铜线形成；

所述的中心二级缆由至少四个中心一级缆按照110±10mm的节距完全退扭绞合而成；

所述的中心一级缆由至少三根退火软铜线按照80±5mm节距完全退扭绞合而成。

优选的，所述的中心冷却管采用不锈钢螺旋冷却管。

优选的，所述的中心冷却管外径为12.5mm，直径为9.5mm。

作为本发明的进一步限定，所述的超导电缆外径控制在49.8±0.20mm。

作为本发明的进一步限定，所述的超导电缆由主缆五级缆依次通过孔径逐渐减小的10道紧压轮，将外径控制在49.5±0.20mm，然后在其上按照30-40％的覆盖率重叠绕包厚度为0.1mm、宽度为40mm的第一不锈钢包带构成。

作为本发明的进一步限定，在主缆四级缆上按照40-50％的覆盖率间隙绕包厚度为0.1mm、宽度为20mm的第二不锈钢包带。

优选的，所述鈮三锡超导股线的直径为1.0mm。