用于快脉冲超导磁铁的液氦内冷电缆的设计

中科院近代物理所提出的强流重离子加速器装置将使用快脉冲超导磁铁技术.为了获得快脉冲磁铁运行的稳定性,研制了适用于快脉冲运行的液氦内冷电缆.该电缆采用超临界氦进行迫流冷却,具有交流损耗低、所用液氦少和冷却效率高的特点,是研制快脉冲超导磁铁的关键技术之一.文中主要介绍电缆的设计和交流损耗并简单描述电缆的加工.用于绞缆的超导线材的性能决定了电缆的性能,因此首先进行超导线的研制.通过研制三种不同基体(纯铜基、铜镍基和铜锰基)的超导线材,以获取低损耗和高临界电流的超导线,进而得到运行稳定性高的电缆.当背景磁场变化为0T-3T-0T时,测得三种线材的磁滞损耗分别为29.7mJ/em3,18.8mJ/cm3和26mJ/cm3.超导线的耦合损耗很大程度上取决于横向电阻率的大小,相比纯铜基的线材铜镍基和铜锰基体的横向电阻率较大,因此耦合损耗小.在4.2K温度时不同磁场下铜基线的临界电流要高于另外两种线材,但铜锰基体线材的临界电流要略高于铜镍基线材.通过比较三种线材的性能,选用铜锰基体线材进行绞缆较为适合.