合肥研究院举办超导聚变磁体冷却与低温系统学术报告会

2014-3-21 10:46 来源: 中国科学院
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  3月14日上午,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所毕延芳研究员在聚变堆总体研究室作题为“超导聚变磁体冷却与低温系统”的学术报告。

  毕延芳从基础理论与原理出发解释了聚变磁体采用超导及低温技术的优点。他以国内外建成的聚变装置磁体为例,讲解了聚变堆超导磁体普遍采用的四种基本的冷却模式:液氦浸泡冷却、1.8K超流氦浸泡冷却、两相氦迫流冷却和管内线缆超临界氦迫流冷却。报告还介绍了Triam-1M,Tore Supra,T-15,EAST,KSTAR,SST-1,JT-60SA,W7-X,ITER等聚变磁体的参数和结构。随着聚变超导技术的发展,浸泡冷却超导磁体技术逐步在大型聚变磁体中被管内电缆导体(CICC)迫流冷却所替代。高温超导虽然具备了较高的临界温度,但目前的工业基础仍然不能提供大长度、廉价的线材,所以只能采用铌钛和铌三锡这些临界温度较低的低温超导材料,并采用氦作制冷剂。

  毕延芳还阐述了制冷机的基本原理,讲解了大型氦制冷机所采用的制冷循环,以能效比的角度分析了不同温区的制冷量的获得所付出的的能耗,并介绍了低温系统的构成,托卡马克对低温系统可靠性的要求等。他详细介绍了一些成功运行的聚变装置的低温系统,如LHD,EAST,KSTAR。从各低温系统的冷却回路、热负荷参数、压机站、制冷机布局及其它子系统的设计等方面进行了详细分析,提示可为未来的大型氦低温系统的设计提供借鉴和参考。他还介绍了等离子体所氦制冷机的演变发展历史,从1983年15升每小时的氦液化器,到1995年引进HT-7俄罗斯ORG 500W/4.5K的氦制冷机,再到2005完成自主设计的当量3kW/4.5K的氦低温系统,目前已拥有包括为中性注入系统(NBI)提供冷却的 LR70,ITER电流引线测试等采购包项目冷试验的LR280等多套氦低温系统。

  报告尾声,毕延芳着重介绍了ITER磁体系统各部分热负荷分布情况以及ITER低温系统的设计方案和理念,提出了未来大型氦制冷机研发及CFETR低温系统的一些设计思路,并就大家提出的问题作出了详细解答。

报告会现场