[发明专利]聚变用大尺寸Bi2212超导磁体及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了聚变用大尺寸Bi2212超导磁体及其制备方法和用途，该制备聚变用大尺寸Bi2212超导磁体的方法包括：(1)提供Bi2212超导磁体，Bi2212超导磁体由CICC导体绕制得到；(2)对Bi2212超导磁体进行热处理，包括：(2‑1)升温至200℃～400℃，并保温10h～30h；(2‑2)继续升温至500℃～700℃，并保温10h～30h；(2‑3)继续升温至800℃～840℃，并保温1h～3h；(2‑4)控制升温速率为10℃/h～60℃/h，继续升温至883℃～895℃，并保温0.2h～1.5h；(2‑5)控制降温速率为5℃/h～30℃/h，降温至875℃～880℃；(2‑6)控制降温速率不大于5℃/h，继续降温至820℃～840℃，并保温2h～100h；(2‑7)继续降温至室温。该方法以Bi2212高温超导材料为基础，采用多梯度升温曲线和长时间保温平台热处理工艺，解决了Bi2212高温超导聚变堆高场磁体的制造难题。

技术领域

本发明属于超导导体技术领域，具体而言，涉及聚变用大尺寸Bi2212超导磁体及其制备方法和用途。

背景技术

中国聚变工程实验堆(CFETR)是基于中国自主设计研制、成功建成运行先进实验超导托卡马克装置(EAST)和加入国际热核聚变实验堆(ITER)计划建设开展的受控核聚变研究的超导托卡马克装置。其主要目的是通过高电流、强磁场的磁体系统设计对等离子体提供更强的约束作用，使等离子体稳定运行更长时间。中国在低温超导磁体领域已经研发了几十年，低温超导磁体技术已经十分成熟，但是低温超导磁体只适用于15T以下的磁场设计，未来的更高磁场聚变堆需要采用新的高温超导材料来制造。Bi₂Sr₂Ca₁Cu₂O_X(Bi2212)(x的取值通常为0～8)是唯一可制备成各向同性圆线的材料，其上临界磁场可以达到100T，在30T以下仍然具有实际意义的工程电流密度，是理想的高场聚变堆磁体制造材料之一。但是Bi2212高温超导材料面临的最大的问题就是其独特的热处理工艺，为此需要发明一种全新的热处理工艺来适应大尺寸带来的系列问题。Bi-2212由于其独特的成相机理，需要采用特殊的热处理工艺曲线和热处理环境，超导线的热处理工艺已经较为成熟，但是大尺寸的Bi-2212超导磁体带来的温度均匀性、加热的迟滞性等问题会严重影响超导线的临界电流性能与力学性能等需要设计新的新的热处理工艺来实现。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出聚变用大尺寸Bi2212超导磁体及其制备方法和用途，该聚变用大尺寸Bi2212超导磁体以Bi2212高温超导材料为基础，采用多梯度升温曲线和长时间保温平台热处理工艺，解决了Bi2212高温超导聚变堆高场磁体的制造难题。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备聚变用大尺寸Bi2212超导磁体的方法，包括：(1)提供Bi2212超导磁体，所述Bi2212超导磁体由CICC导体绕制得到；(2)对所述Bi2212超导磁体进行热处理，所述热处理包括：(2-1)升温至200℃～400℃，并保温10h～30h；(2-2)继续升温至500℃～700℃，并保温10h～30h；(2-3)继续升温至800℃～840℃，并保温1h～3h；(2-4)控制升温速率为10℃/h～60℃/h，继续升温至883℃～895℃，并保温0.2h～1.5h；(2-5)控制降温速率为5℃/h～30℃/h，降温至875℃～880℃；(2-6)控制降温速率不大于5℃/h，继续降温至820℃～840℃，并保温2h～100h；(2-7)继续降温至室温。