[发明专利]一种高载流能力的阶梯形高温超导CICC导体

说明书

本发明属于超导技术领域，特别涉及一种高载流能力的阶梯形高温超导CICC导体。本发明包括冷却介质通道、导体骨架、阶梯形高温超导股线和金属护套，在导体骨架中心开圆孔，形成冷却介质通道，冷却介质穿过冷却介质通道；导体骨架沿周向开有用于安装阶梯形高温超导股线的阶梯形螺旋槽；金属护套为中空结构，套在导体骨架外，其内壁与导体骨架外壁接触，同时将阶梯形高温超导股线与冷却介质通道包覆在内。本发明能提高现有TSTC型高温超导CICC导体的空间利用率，使其具备更高的载流能力。

技术领域

本发明属于超导技术领域，特别涉及一种高载流能力的阶梯形高温超导CICC导体。

背景技术

实用化低温超导NbTi与Nb₃Sn的临界转变温度(T_c)分别约为9.2K和18.1K,通常运行在液氦温区(4.2K)；而第一代高温超导(Bi系)的T_c约为108K，第二代高温超导(RE系)的T_c约为90K，通常运行在液氮温区(77K)。

相比于第一代高温超导带材和低温超导(NbTi与Nb₃Sn)材料，第二代高温超导带材具有更高的载流能力、临界磁场和机械强度等优点，基于它制备的高温超导导体更适用于大型强磁场装置的磁体系统，例如核聚变装置、大型粒子对撞机与加速器等的磁体系统。当前，高温超导导体主要有Roebel型、TSTC型与CORC型三类，其中Roebel导体采用激光裁剪成正反梯形的高温超导带材编织而成，制成相同载流能力的导体需要比其它两种导体更多的带材，故制作难度大、经济性差；CORC型导体是将带材缠绕于圆形金属芯材上，同等载流能力的CORC型导体相比于TSTC型导体，使用的带材较多，体积大、经济性较差。TSTC型导体是一种简单堆叠扭转而成的导体，同等载流能力的导体与其它两种导体相比需要更少的带材，故制备工艺简单、经济性高。

当前为聚变堆、大型粒子对撞机与大型加速器等高场装置磁体系统设计的TSTC型CICC导体，均采用多股方形堆叠导体制备，导体结构空间利用率相对较低，使导体的载流能力提高受限。鉴于上述问题，本发明提供一种适用于大型强磁场磁体的高载流能力与机械性能的TSTC型高温超导CICC导体结构。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高载流能力的阶梯形高温超导CICC导体，其基于当前TSTC型导体制备，能提高现有TSTC型高温超导CICC导体的空间利用率，使其具备更高的载流能力。

本发明采用的技术方案：

一种高载流能力的阶梯形高温超导CICC导体，包括冷却介质通道、导体骨架、阶梯形高温超导股线和金属护套，在导体骨架中心开圆孔，形成冷却介质通道，冷却介质穿过冷却介质通道；导体骨架沿周向开有用于安装阶梯形高温超导股线的阶梯形螺旋槽；金属护套为中空结构，套在导体骨架外，其内壁与导体骨架外壁接触，同时将阶梯形高温超导股线与冷却介质通道包覆在内。

在圆孔中进行穿管构成冷却介质通道。

所述冷却介质为液氦、超临界氦、低温气氦、液氮或液氢。

所述阶梯形高温超导股线由不同宽度与厚度的堆叠阶成中心对称的阶梯形排列而成，阶梯形高温超导股线采用第二代高温超导带材制备，每层超导带材间通过焊锡材料连接，焊接时采用熔点低于200℃钎焊焊料。

所述金属护套横截面呈倒角方形，材料为不锈钢、铜、铝及其合金。

所述金属护套横截面呈圆形。

所述阶梯形高温超导股线数量依据导体规格和性能确定在3根及其以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：