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国家标准计划《管内电缆导体(CICC)型超导磁体电气绝缘性能测试方法》由 TC265(全国超导标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国科学院

主要起草单位 中国科学院等离子体物理研究所中国科学院理化技术研究所中国科学院电工研究所中国电力科学研究院有限公司华北电力大学

目录

基础信息

计划号
20240099-T-491
制修订
制定
项目周期
18个月
下达日期
2024-03-25
申报日期
2022-09-09
公示开始日期
2024-01-22
公示截止日期
2024-02-21
标准类别
方法
国际标准分类号
29.050,19.080
29 电气工程
归口单位
全国超导标准化技术委员会
执行单位
全国超导标准化技术委员会
主管部门
中国科学院

起草单位

目的意义

1)必要性 大型高场超导磁体技术是大科学装置升级换代、实现更高科学目标的基础,同时对于前沿物理、材料、化学以及生命科学等领域的研究具有不可替代的作用。

如可产生清洁能源的磁约束聚变堆装置,其能量输出功率与装置磁场的四次方成正比,利用超导技术不断提高其磁场强度成为核聚变国际竞争力的关键;用于粒子探测、新物态和新材料发现、新奇量子效应观测的极高场超导磁体装置磁场也由10T逐步发展到现在的30T以上,载流也达到百千安量级。

针对上述国家战略发展领域的应用需求,管内电缆导体(CICC)型超导磁体由于其极高的载流能力、高冷却效率、高稳定性裕度成为最优选择。

管内电缆导体(CICC)型超导磁体制造工序繁多、工艺复杂,并且长期运行在高载流、高磁场、深低温环境下,运行工况恶劣,在上万次周期性载荷作用下,绝缘性能会发生衰减,并且在百千安量级运行电流下,在故障态绝缘失效时瞬时电压可能达到数十kV,这对其电气绝缘性能提出了更高的挑战。

因此如何准确、规范地进行管内电缆导体(CICC)型超导磁体电气绝缘性能测试成为其工程化应用的必备基础。

目前已有相关标准无法全面覆盖此类型超导磁体性能验收检测,类似结构或运行工况磁体也没有相应的验收标准,不利于磁体运行安全评估。

因此提出申报“管内电缆导体(CICC)型超导磁体电气绝缘性能测试方法”国家标准,作为国内在该领域开展相关工作的规范性文件。

2)项目预期效益 管内电缆导体(CICC)型超导磁体可以用于多种高载流、高磁场、高稳定性裕度超导磁体的应用场景,如聚变堆高场超导磁体系统、大型加速器超导磁体系统、大型稳态强磁场和脉冲强磁场磁体系统等,在这些大科学装置中,高场超导磁体的成本均占30%及以上的成本,因此在未来国内和国际范围内,可产生的经济效益约在百亿量级。

本标准的设立和推广将为大科学装置高场超导磁体工程化、批量化应用中的规范性、统一性和准确性电气绝缘检测提供指导,可进一步完善我国超导磁体性能检测的标准化体系,提升我国在大型高场超导磁体领域的技术实力,并促进大型高场超导磁体技术实现国际输出,提升我国在该领域的国际影响力。

3)可行性 项目申报单位中国科学院合肥物质科学研究院是中国磁约束热核聚变研究的重要基地,在核聚变工程及超导电工技术领域处于国际先进水平。

已经建成并运行两个国家大科学装置,分别为全超导托卡马克核聚变试验装置、稳态强磁场试验装置,正在建设第三个大科学装置—“十三五”聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)。

作为国际热核聚变ITER中国工作组的重要单位之一,承担了超导导体、校正场超导线圈、超导馈线、特种电源、诊断等采购包,占中国承担ITER采购包任务的73%,其中承担的超导磁体及超导导体研制工作均以优异的性能通过国际实验评估,获得国际上的好评。

中国科学院合肥物质科学研究院在上述大型科学装置的研发过程中积累了丰富的超导磁体设计与研发经验,拥有丰富的超导导体绕制、测试设备以及完善的大型超导磁体综合测试平台。

ITER采购包任务中的极向场超导磁体PF6是管内电缆导体(CICC)型超导磁体,也是ITER极向场超导磁体系统中最为重要也是最重的线圈。

中国科学院合肥物质科学研究院在研制过程中掌握了管内电缆导体(CICC)型超导磁体绕制、绝缘固化、绝缘测试等一系列核心技术,并得到ITER认证,顺利通过验收,于2021年成功装入ITER主机内。

同时基于“十三五”聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT),中国科学院合肥物质科学研究院正在开展基于管内电缆导体(CICC)的14.5T级的TF纵场超导磁体研制,是目前国际范围内在建的磁场最高的管内电缆导体(CICC)型超导磁体系统。

上述研究工作为中国科学院合肥物质科学研究院申请“管内电缆导体(CICC)型超导磁体电气绝缘性能测试方法”标准提供了有力的技术支撑。

范围和主要技术内容

本文件描述了CICC(管内电缆导体)型超导磁体电气绝缘性能测试方法,包括超导磁体直流耐压测试、交流耐压测试、帕邢测试。 本文件适用于CICC型超导磁体制造工艺完成后正式投入使用前的安全评估和的性能验收测试,也可用于其他具有相似结构和工况的磁体安全评估和性能验收测试。 主要内容包括: 1.范围 2.规范性引用文件 3.术语和定义 4.原理 5.仪器设备 6.试验步骤 7.测试报告