《等离子体所在高温超导限流器制备关键技术研究中取得进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2019-01-23
  • 1月18日,等离子体所装置总体研究室与中国电力科学研究院有限公司、国网辽宁省电力公司电力科学研究院和清华大学,自主成功制备自触发磁偏置超导限流器中的超导单元-平行带材式YBCO超导无感线圈,通过50A临界电流性能测试。测试结果表明,在液氮浸泡的环境下,超导线圈临界电流为81A,超过目标要求50A。150A故障电流冲击下持续时间超过3s,具有较好的失超稳定性,并且随着运行温度的下降,临界电流还有进一步大幅提升的空间。

      超导限流器是利用超导材料失超特性,在系统因短路故障等原因出现过电流时,在串联线路中产生非线性高阻抗限制短路电流,可在极短时间内有效地限制故障电流。而自触发磁偏置超导限流器是基于无感超导线圈自触发实现一级限流,随后转移到双分裂电抗器支路进行二级限流,提高了限流的可靠性,避免了失超恢复等待时间。由于平行带材式YBCO超导无感线圈采用了自张紧装置,零部件精细,加工难度极大。通过与合肥科聚低温技术有限公司和合肥科烨电物理设备制造有限公司开展联合攻关,在平行带材式YBCO超导无感线圈机械结构设计、关键工艺技术研究上实现了重要突破,攻克了高温超导线材自张紧结构设计、超导无感单元模块化集成及超导接头焊接等难题,为构造超导限流器提供了核心技术支撑,也为解决电网短路故障问题提供可靠的解决方案,是提高电网安全性的一条全新技术途径。

      在国家电网有限公司“磁偏置超导限流器运行实验技术研究”科技项目的资助下,该工作采用基于钇钡铜氧(YBCO)高温超导材料的平行绕制工艺流程、验证了自张紧平行绕制结构下的超导无感线圈的技术路线,为后续10 kV高温超导限流器的研发和挂网运行试验示范奠定基础。

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  • 《等离子体所在ITER-like面向等离子体部件的氚渗透机制方面取得进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2018-12-27
    • 在未来聚变堆中,氚通过第一壁渗透进入冷却剂是影响氚自持以及装置核安全的重要问题。近日,等离子体所聚变堆材料科学与技术研究室周海山课题组从工程实际出发,通过实验研究对ITER-like面向等离子体部件提出了新的氚渗透机制和解决方案,并以Letter形式发表在Nuclear Fusion杂志上(Nucl. Fusion 59 (2019) 014003)。   国际热核聚变实验堆ITER在设计面向等离子体部件(PFC)时,优先考虑部件的热负荷承受能力,出于降低应力的目的,面向等离子体材料钨被分割成小瓦块并制备成串(monoblock)或者平板(flat tile)型单元。目前大量的示范堆PFC设计也参考了ITER。这些ITER-like的部件在承受热负荷方面表现优异,但是瓦块间存在的缝隙将热沉材料暴露在堆内环境中。而边界等离子体中存在极其复杂的原子分子物理过程,虽然受磁场约束的离子不会直接轰击到热沉,但边界还有大量不受约束的载能中性粒子与热沉直接相互作用,引起“超渗透”现象,使氚的渗透量呈量级的上升。   课题组在直线等离子体装置中精心设计了倾斜缝隙的钨模块模拟聚变堆PFC工况,以铜以及国产低活化钢CLF-1为样品开展了氘原位渗透实验。结果表明在现有ITER的PFC设计下,装置运行时氢同位素氚经钨块之间缝隙渗透进入冷却管道的问题可能被严重低估。课题组也针对这一现象提出了解决方案,其中最简单的方法就是使用钨或钼环填充钨串瓦块间缝隙,阻氚的同时可对瓦块精确定位,该方案已经实现工程化并应用于EAST偏滤器的钨铜部件的批量制造中。   该研究是国际上首次实验证明ITER-like PFC的等离子体加速氢同位素渗透行为,两位审稿人分别指出“该结果向聚变研究人员传递了重要信息”“需要聚变界更多的人知晓这一问题”。鉴于该项工作对于ITER和DEMO的PFC设计以及运行安全的重要参考价值,周海山博士已获邀请在今年12月在美国举行的第26届国际托卡马克物理活动偏滤器/刮削层(ITPA-DSOL)会议作口头报告以及明年5月在荷兰举行的第17届面向等离子体材料和部件大会(PFMC)上作大会邀请报告。   本研究得到了ITER专项以及国家自然科学基金项目的支持。   论文链接: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/aaefd0
  • 《等离子体所在高密度等离子体源研发方面取得新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-07-31
    • 近日,等离子体所在高密度等离子体源研发方面取得新进展。聚变堆材料科学与技术研究室和研制中心对聚变堆主机关键系统综合研究设施偏滤器系统关键部件高密度等离子体源组织了联合攻关。通过系统调研论证,确定了弧放电的技术路线,并根据该类型等离子体源的特点设计了强磁场、大抽速条件的实验台。经过初步实验,该预研装置实现了稳态运行并在样品台处测得1023m-2s-1量级稳态离子通量,达到了设计指标,为将来超导强流等离子体源的建设奠定了基础。   目前该等离子体源采用氩气放电,演示了等离子体源的高功率稳态运行能力。在后续工作中,课题组将继续开展氢同位素等离子体放电,并重点提高等离子体源的服役寿命和样品辐照面积,进而保障偏滤器等离子体与材料相互作用研究平台按时高质量建设。