2024年5月4日发(作者：)

２０１８年第５期　

总第２２５期　

低　温　工　程　

ＣＲＹＯＧＥＮＩＣＳ　

ＮＯ．５　２０ｌ８　

Ｓｕｍ　Ｎｏ．２２５　

ＩＴＥＲ高温超导电流引线测试杜瓦设计与分析　

韩　全　陆　坤　刘　辰　刘承连　丁开忠　宋云涛　

（中国科学院等离子体物理研究所　合肥２３００３１）　

摘　要：为了满足国际热核聚变反应堆计划（ＩＴＥＲ）高温超导电流引线测试需要的低温及真空工　

作环境，根据杜瓦设计的各项技术指标要求，设计了ＩＴＥＲ高温超导电流引线的测试杜瓦结构。通过　

对外筒体进行了结构强度校核分析，确定了外筒体的结构设计方案。对冷屏及其冷却管进行了设计、　

选型及压差计算，确定了冷屏设计方案。通过对冷屏绝热支撑结构设计及热负荷计算，确定了冷屏的　

各项热负荷情况。各项计算结果均满足要求，同时并对该ＩＴＥＲ高温超导电流引线测试杜瓦成功进　

行了制造和测试。　

关键词：ＩＴＥＲ　高温超导电流引线　测试杜瓦　设计　分析　

中图分类号：ＴＢ６９　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—６５１６（２０１８）０５－００５０－０５　

ＩＴＥＲ　ｐｏｌｏｉｄａｌ　ｆｉｅｌｄ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｕｐｅｒｃ０ｎｄｕｃｔｉｎｇ　

ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｅａｄ　ｔｅｓｔ　ｄｅｗａｒ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　

Ｈａｎ　Ｑｕａｎ　Ｌｕ　Ｋｕｎ　Ｌｉｕ　Ｃｈｅｎ　Ｌｉｕ　Ｃｈｅｎｇｌｉａｎ　Ｄｉｎｇ　Ｋａｉｚｈｏｎｇ　Ｓｏｎｇ　Ｙｕｎｔａｏ　

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｐｌａｓｍａ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｆｅｉ　２３００３１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｖａｃｕｕｍ　ｗｏｒｋｉｎｇ　

ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ｔｈｅｒｍｏｎｕｃｌｅａｒ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅａｃｔｏｒ（ＩＴＥＲ）ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｕｐｅｒｃｏｎ－　

ｄｕｃｔｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｅａｄ　ｔｅｓｔ，ａ　ｔｅｓｔ　ｄｅｗａｒ　ｏｆ　ＩＴＥＲ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｅａｄ　ｗａｓ　

ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｗａｒ　ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ　ｏｕｔｅｒ　ｓｈｅｌｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　

ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｒｏｐ　ｏｆ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｈｉｅｌｄ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｐｉｐｅｓ　ｗｅｒｅ　ｃａｌｃｕｌａｔ—　

ｅｄ　ｔｏ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｌｏａｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｈｉｅｌｄ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　

ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ａｌｌ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ａ　ｔｅｓｔ　ｄｅｗａｒ　ｗａｓ　

ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ＩＴＥＲ　ｈｉｇｈ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｅａｄ　ｗａｓ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　ｔｅｓｔ－　

ｅｄ　ｊｎ　ｉｔ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＩＴＥＲ；ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｅａｄ；ｔｅｓｔ　ｄｅｗａｒ；ｄｅｓｉｇｎ；ａｎａｌｙｓｉｓ　

引　言　

低温磁体系统的组件，即所谓的电流引线。电流引线　

按结构组成分为常规电流引线（或称一元电流引线　

或阻性电流引线）和高温超导电流引线（或称二元电　

流引线或复合式电流引线）两种类型。常规电流引　

大型低温超导磁体工作温度一般在液氦温度附　

近，为了向磁体传输电流，需要一段连接室温终端到　

收稿日期：２０１８－０８—１７；修订日期：２０１８—１０一ｌ　ｌ　

基金项目：国家ＩＴＥＲ　Ｆｅｅｄｅｒ采购包项目（项目编号：Ｙ１５ＱＴ１２５６１）。　

作者简介：韩全，男，３２岁，工程师。　

通信作者：陆坤，男，４２岁，副研究员。　

５』９　

线。三　采用针口１或铜合金制作而成，其技术发腱ｌ＿Ｊ趋成　

熟，Ｕ　最大电流　录是２００５年美　贤水实验审为　

ｆ０输线超导磁体研发的１００　ｋＡ电流引线‘　

岛温趟导材料ＢＳＣＣＯ或ＹＢＣＯ具彳　较低的热导　

半，ＹＢＣＯ　不锈钢热导牢相近，　ＢＳＣ（＇Ｏ的热导术　

远低丁不锈钢，　液氮温度下，可无阻地乐裁人电流，　

』　发脱后儿年后就被研究人员应　到电流引线　汁　

ｆＩ１　采川高温超导技术的电流引线称为离温超导电　

流ｔＪＩ线其一般包含４大部分：换热器段，类似常规　

电流　ｊｌ线，没计温Ｉ　一般在液氮温度附近；高温趟导　

段，常Ｉ　作在液氮温度以下；室温端，］　作　室温Ｈ　３００　

Ｋ附近；低温超导段，常ｆ：作在液氦温度附近　、　大　

型超导磁体的运行中，电流引线作为磁体从低温向室　

温转换的－个关键部件，其测试性能的好坏　接父系　

刽低温超导磁体的运行状况，冈此在测试之前　＾　对　

电流　Ｉ线进行必要的测试　ｊ　

为满　电流引线的测试需要的真　及低温绝热　

环境，研制ｒ一套ＩＴＥＲ高温超导电流　ｊＩ线测试　瓦　

装　，能够获得ＩＴＥＲ高温超导电流引线运行所　要　

的低温环境，　且设计ｍ　ｒ能够长时　维持该低温环　

境的绝热系统、　本研究主要介绍　陔装　的结构设　

汁，许埘该装置进行ｒ相关分析。　

２外简体的结构设计与分析　

２．１　外筒体的结构设计　

真　瓦是低温系统中的重要组成部分，，ｉｆ以为　

低温环境提供高真　环境及８０　Ｋ冷屏，仃效减少事　

温对低温环境的热负荷。其主要结构『｛ｔ：顶部法　、　

简体、　彤封头、裙　、冷屏等部件构成，结构如　

ｌ所爪　…于引线长约３．１　Ｉｌｌ，其伸入　：丸Ｉ大】邴即处　

丁　条件下的部分约２．４　ｎ　，故杜瓦心具仃足够的　

【人Ｊ『｝『；宅问安置低温组件。真　杜瓦主要｝殳汁参数见　

表１　卡十瓦简体川钢板卷制而成，冷屏简体外　面均　

布蛇形冷却蕊管，德管与冷屏用氩弧焊　接，兼有『Ｊ【ｌ　

冷　的作川ｆ　、冷屏利用移动液氮杜瓦提供的液瓤　

进仃迫流冷却降温，冷屏外表面与简体之问需要包　

多层绝热僻３０　，多层绝热材料采川蚁面镀　薄　

膜干ｎ填碳纸　骼个卡｛：瓦全部采用３０４　ｌ　不锈钢材料　

』ＪｌＩ　ｌ　制造、为满　实验需求真李度，埘ＪＪ『】ｌ　装配过　

氍ｒｆ１　缝的焊接一　艺，密封法兰密封面的平面度和密　

封槽的光洁度郜提｝１Ｊ　严格的工艺要求　、　

２．２　外筒体的壁厚计算　

简彤真率窜壁厚计算如下式：　

图ｌ　ＩＴＥＲ高温超导电流引线测试杜瓦　

Ｆｉｇ．１　ＩＴＥＲ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｕｐｃｒｃ（－ｎｄｕｃｔｉ｜１ｇ　

ｅｕｒｒｅｎｔ　ｌｅａｄ　ｔｅｓｔ　ｄｅｗａｒ　

Ｓ＝Ｓ．．＋Ｃ　（１）　

，

＿１．２５　（　

）Ｉ　（２）　

．

Ｃ＝ＣＩ＋Ｃ　（３）　

式中，５为简体实际　，ＩｌｌＩｌｌ：Ｃ　附Ｄｉｌ　．　

１ｌｌｎｌ；Ｓ　）为筒体汁箅肇厚，１１１１１１；ＤＩ，为简体　径，ＩｌｌＩｌｌ；　

为外　没计压力，ＧＰａ；，Ｊ为简　汁钟：Ｋ度，ＩＩＩＩＩ１；Ｅ．为　

材料温度为，时的弹性模　，（　·；Ｃ．　钠搬坡人负　

公差附ｌＪＪ【１址，ＩＩＩ１ｉ３；Ｃ，为腐蚀　：　、．ｔｉｌｌＩＩ　

木真审卡ｆ：瓦没汁参数　ｌ所爪　

表１　真空杜瓦主要设计参数　

Ｔａｂｌｅ　１　Ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｖａｃｕｕｌｎ　ｄｅｗａｒ　

没计参数　棼数ｆ　Ｉ

札乩内径／ｍｍ　

ｌ　３８４　

简体　料常温Ｆ弹件模　／ＧＰ廿　

Ｉ　９３　

简体长度／·　ｎ　

１　６（）（）　

外Ｈ｛没汁　，Ｊ／Ｍ　

最几负公差附加量　

储蚀裕　／ＩＩＩＩＩＩ　

由ｌ：式　知，简体汁算Ｋ度的变化ｒ１：接影响　

的大小　通过（１）、（２）、（３）公　联●　【ＩＪ‘汁　…简　

的汁算壁厚为Ｓ　＝６．８　Ｉｉｌｎｌ，　体的实际　＝８　

ｎⅢ　冈此选择８　ｉｎｉｎ的不锈钢板　满　嘤求　

２．３　外筒体结构强度分析　

简体底庵下底面固定约　，戕　分圳简体为Ｉ　Ｉ　

，　

！（ＩＩ　８　

＇＿【　法　ｍｉ　２×ｌ０’ｋｇ部件的重　，简休的　身受到　

～

冷屏　面ｌ　．Ｉｌ夫Ｉ此本冷却管选择　管．为避免　接　

１寸焊穿，冷却僻选川＾硅厚为１．６　１１Ⅲ　的　僻　

个大气，　的力，材料选择３０４Ｌ。整体心力如图２　

７９．６　ＭＰａ小于许用　力１　７ｌ　ＭＰａ，整　所爪，最大　

体形变如罔３所永，整体最大彤变为Ｉ．１５　ＩＩ１１ｎ．　．

Ｂ：Ｄｅｐｔｈ＝４０ＣＭ　

Ｅｑｕｉｖａｌｅ￣ｔ　５ｔｒｅ￣ｓ　

Ｈｐｃ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ（ｖｏｎ—Ｍ；５ｅ　Ｓｉｒｅｓ　

Ｊｎｉｔ：Ｐａ　

ｒ：…．１　

一；　№　

Ｈ　６．１９　

２４ｅ７　

一

５　

．３Ｏ　

７９ｅ７

４Ａ　２３５ｅ７

，

７７０２　ｅ７　

图２整体应力云图　

Ｆｉｇ．２　Ｗｈｏｌｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｃｌｏｕｄ　ｍａｐ　

！：

Ｉ　ｏｔａＩ

Ｄｅ　

　Ｕｅｔｏｒｍａｔｔ０１

ｐｔｈ＝４０ＣＭ

．．　３　

ＴｖＤｅ：Ｔｏｔａ｛Ｄｅｆｏｒｎ＇￣ａｔ；ｏ　

一：＿０．ｏ０１１。４２１８；帅　

Ｕ　０．０００８９３４５　

｝＝ｊ　０．０　００７　６８８；　

Ｈ　ｏ．０００３８２９１　

＿　‘　

图３整体形变云图　

Ｆｉｇ．３　Ｗｈｏｌｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｌｏｕｄ　ｍａｐ　

３　冷屏及其冷却管设计及计算　

如　４所爪，冷屏的材料为热导牢很尚的无铽铜　

板．Ｊ　度选择为２　１１１１１１，铜板之问通过铆钉连接，ｉ发冷　

屏的冷却管　冷胖　蛇形布置，冷却管间距小大于　

４５０Ⅲｍ　管　Ｊ：焊接，但方管不易弯“｛１，很雌贴合　

图４冷屏支撑结构　

Ｆｉｇ．４　ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｈｉｅｌｄ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｓｔｒｕｃｌｕｔ’ｃ　

冷屏冷却管的ｊ　寸根据其ｆ＜＝度确定，液鲺　进口　

力为１．５　Ｘ　１０　Ｐａ，温度为７７　Ｋ¨、ｊ‘．馈线冷Ｊ　冷点１　＝

管的　降计算公式如下：　

【

，

Ｉ

ｌｐ

　

—　

赢ｎ　４Ｄ　：　（４）　

，’＝０．０４６Ｎ／Ｒｅ。！　Ｐ＞２　３００　（５）　

，’＝６４￣Ｒｅ　Ｒｅ＜２　３００　（６）　

Ｒｅ＝　ｚＤ　ｈ／　Ａ　（７）　

式巾：Ｐ为管道流体　力，Ｐａ；ｖ为管道Ｋ俊，Ｉ／Ｉ；ｚ　

为管道流体平均流速，ｍ／ｓ；Ｐ为管内流体　均崭Ｊ耍．　

液氮的密度为８ｌ０　ｇ／ＦＩ］ｎ］　；Ｄ　为管道当艟九　，Ｉ＇ｌｌＩ１１；ｄ　

为管道等效嘶积，Ｉｌｌｎｌ　；Ｎ为管道形状　子．光滑僻～　

取２；Ｒｅ为需诺数；，矗为流体质量流培，ｇ／ｓ；　为液体　

的动粘度系数，Ｐ｛ｌ·ｓ；液氮在进【＿］压力为１．５×ｌＯ　Ｐ　

Ｋ时的动　度系数为０．０００　１６６　８　Ｐａ·ｓ　

如ｉ　式（４）、（５）、（６）、（７）汁舒：冷　冷）：－ＩＩ萑　

约　０．１　ＭＰａ、　

４冷屏绝热结构设计及热负荷计算　

冷屏多层绝热设计及冷屏热辐射计算　

为减少整个馈线的漏热并减少来ｒ１　环境馈　

线外　

芜体的热辐射，馈线冷屏外包扎仃多　绝热，利　

用发　

昆的多层平仃Ｊ：冷蹙的辐射屏（多　会属　Ｊ　）　

问的　

多次辐射换热，来大幅度减少　身寸传热、　属　

第５期　ＩＴＥＲ高温超导电流引线测试杜瓦设计与分析　５３　

箔层厚度一般在０．ｏ０５—０．０２　ｍｍ左右，层数为３０　

层。　

为了简化计算，在馈线冷屏综合漏热分析中，假　

设整个系统处于稳定状态，并且忽略对流换热的影　

响。多层绝热传热过程如图５所示，其中　为外壳　

体外壁温度（常温），　为外壳体内壁温度，　为多层　

绝热外壁温度，　为多层绝热内壁温（８０　Ｋ）。Ｑ，为　

外壳体传热量，Ｑ：为真空层传热量，Ｑ　为多层绝热　

传热量　。　

多层绝热层　真　

空　

外　

层　

体　

０■—●·●－－　●一　

Ｑ，　Ｑ：　Ｑ。　

图５多层绝热传热过程　

Ｆｉｇ．５　Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ　ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｐｒｏｃｅｓｓ　

４．１．１外壳体传热　

外壳体传热可以按照式（８）计算　引：　

，４．　

Ｑ　＝Ａ－－，１（　一Ｔ２）　（８）　

式中：Ａ为外壳体材料的热导率（３０４　Ｌ不锈钢，　

常温下热导率为１４．７　Ｗ／ｍ·Ｋ）；Ａ　为传热面积，ｎｌ　；　

￡为外壳体厚度，ｍ；Ｔ，已知，　待求。　

４．１．２真空层传热　

真空层传热量为残余气体分子传热和热辐射传　

热量的和，该两部分传热计算分别为：　

（１）残余气体的导热　

残余气体的导热量可按照公式（９）计算　：　

Ｑ　＝救　（Ｔ２一　）Ａ：　（９）　

式中：Ｋ为系数，Ｗ／（Ｉｎ　·Ｋ·Ｐａ），对于液氮其　

值非常小；　为气体分子总适应系数，为０．４；ｐ为真　

空层压强，取１０～ＭＰａ；Ａ：为平均传热面积，ｒｆｌ　；Ｔ２、Ｔ３　

待求。在高真空状态下，残余气体的导热非常小，基　

本可忽略不计。　

（２）真空层的辐射传热　

真空层的辐射传热量可由公式１０计算　：　

Ｑｆ＝８ｎｉｒＡ３（　一　）Ｆ１—２　（１０）　

式中：　为有效辐射系数，根据馈线不同部位，　

分别按照无限长的同心圆筒以及两无限长平行平面　

公式计算，经计算　约为０．０２６；　为斯蒂芬．波尔兹　

曼常数，即５．６６９　７×１０“Ｗ／（ｍ　·Ｋ　）；Ａ　为辐射　

传热面积，近似可取内表面面积，Ｉｌｌ。；Ｆ，　为辐射传热　

角系数，取１；Ｔ２、Ｔ３待求。　

４．１．３多层绝热传热　

因为在多层绝热中传热情况比较复杂，热量通过　

辐射传热、固体导热及气体导热等几种方式进行，工　

程中常采用有效热导率来处理。馈线多层绝热体中，　

以辐射、固体传导和气体传导综合方式传递的热流量　

可由公式（１１）计算　。　：　

Ｑ，＝≠Ａ：（

Ｌ２　

　—　）　（１１）　

式中：Ａ　为多层绝热有效热导率（取５—１０×　

１０　ｗ／（ｉｎ·Ｋ））；Ｌ２为多层绝热厚度，ｍ；Ａ２为多层　

绝热计算传热面积，Ｉｎ　；Ｔ３待求，　已知（８０　Ｋ）。　

综合热负荷计算，由传热学理论可知，在稳态传　

热过程中，传热总量与各层热阻的传热量有以下关　

系：传热总量＝外壳体传热量＝真空层传热量＝多层　

绝热传热量，即：Ｑｒ＝Ｑ　＝Ｑ：（Ｑ：＝Ｑ　＋Ｑ　）＝Ｑ，。　

联立方程，可计算出冷屏热辐射约为３４　ｗ。　

４．２　冷屏支撑结构设计及热负荷计算　

如图４所示，冷屏的材料为热导率很高的无氧铜　

板制造，冷屏通过４个吊挂支撑固定在ＣＴＢ简体上，　

吊挂绳选用热导率较小的不锈钢绳，长度在０．８４　ｉｎ，　

直径在４　ｍｍ，根据传热公式计算可得每个支撑的漏　

热在０．０５　Ｗ，４个支撑的漏热约为０．２　Ｗ。　

为了防止冷屏的横向摆动，同时设计了４个顶针　

结构，顶针结构固定在冷屏上，另一端顶在简体内壁　

上，为了减小热负荷，顶针结构选用热导率很小的　

Ｇ１０材料制造，同时顶针的头部设计为圆形。　

４．３　低温控制阀门漏热计算　

低温阀门阀杆一端与ＣＴＢ内部低温管道相连，　

另一端与大气接触，根据设计要求低温阀门阀杆热　

截止部位的温度应与冷屏温度一致（８０　Ｋ）。因此，　

通过热截止部位流入的热流便可计算得到，下面以　

液氦控制阀热截止部位热流的计算为例说明计算　

过程。　

Ａ端为阀杆与大气接触端，设置为３００　Ｋ；Ｂ端为　

阀杆与液氦接触端，设置为５０　Ｋ；Ｃ为热截止所在位　

置。管道材料为３１６Ｌ不锈钢，当在ｃ端输入一３．２　Ｗ　

（负号代表输入冷量）的热功率时，其所在位置温度　

刚好与冷屏设计温度８０　Ｋ一致　。　

综合上述冷屏的整体热漏为３部分，冷屏的热辐　

５４　低　温工　程　２０１８钲　

＾：鞋＿　－Ｍａｔｅ　Ｔｈｅｆｎｔａ　

Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　

ｐａ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　

Ｕｎｉｔ：Ｋ　

Ｔｉｍｅ：ｌ　

２０１８／８／１７　９：２０　

圈　

图６阀门温度分布云图　

Ｆｉｇ．６　ｖａｌｖｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｌｏｕｄ　ｍａｐ　

射为３４Ｗ，支撑结构热负荷为０．２　Ｗ，两个低温控制　

阀门热漏为６．４　Ｗ，总的冷平热负荷为４０．６　Ｗ。　

４　总　结　

对外筒体进行了结构设计及强度校核分析，确定　

了外筒体的结构设计方案；对冷屏及其冷却管进行了　

设计、选型及压差计算，确定了冷屏设计方案；通过对　

冷屏绝热支撑结构设计及热负荷计算，确定了冷屏的　

各项热负荷情况。　

分析计算结果表明，该ＩＴＥＲ高温超导电流引线　

测试杜瓦，满足设计要求，并成功完成了测试。该型　

高温超导电流引线的测试杜瓦的成功制作将会为未　

来中国聚变工程实验堆高温超导电流引线测试杜瓦　

的设计制造提供技术指导。　

参　考　文　献　

毕延芳，丁开忠，成安义，等．ＩＴＥＲ　６８　ｋＡ高温超导特大电流引线　

研发［Ｊ］．低温物理学报，２００９（１）：４２＿４５．　

Ｂｉ　Ｙａｎｆａｎｇ，Ｄｉｎｇ　Ｋａｉｚｈｏｎｇ，Ｃｈｅｎｇ　Ａｎｙｉ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　

ＩＴＥＲ　６８　ｋＡ　ｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｅａｄｓ［Ｊ］．Ｃｈｉ－　

ｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，２００９（１）：４２４５．　

２　

周挺志，丁开忠，王忠伟，等．ＩＴＥＲ电流引线关键部件设计与分析　

［Ｊ］．低温物理学报，２０１３，３５（２）：１４５－１５０．　

Ｚｈｏｕ　Ｔｉｎｇｚｈｉ，Ｄｉｎｇ　Ｋａｉｚｈｏｎｇ，Ｗａｎｇ　Ｚｈｏｎｇｗｅｉ，ｅｔ　ａ１．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ａ—　

ｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＩＴＥＲ　ＨＴＳＣＬ　ｋｅｙ　ｐａｒｔｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒ—　

ａｔｕｒｃ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，２０１３，３５（２）：１４５—１５０．　

３　

倪清，毕延芳，丁开忠，等．ＩＴＥＲ　１０ｋＡ高温超导电流引线测试　

装置低温系统的研究［Ｊ］．真空科学与技术学报，２０１１，３１（５）：　

６０７－６１１．　

Ｎｉ　Ｑｉｎｇ，Ｂｉ　Ｙａｎｆａｎｇ，Ｄｉｎｇ　Ｋａｉｚｈｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ａｂｏｕｔ　ｌｏｗ　ｔｅｍ—　

ｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ＩＴＥＲ　１０ｋＡ　ＨＴＳＣＬ　ｔｅｓｔ　ｄｅｖｉｃｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖａｃ－　

ｎｕｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，３１（５）：６０７－６１１．　

４　

张远斌，武松涛．ＩＴＥＲ极向场馈线系统冷屏初步设计［Ｊ］．低温与　

超导，２００６（６）：４４０＿４４２．　

Ｚｈａｎｇ　Ｙｕａｎｂｉｎ，Ｗｕ　Ｓｏｎｇｔａｏ．Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　１ＴＥＲ　ｐｏｌａｒ－ｉｆｅｌｄ　

ｆｅｅｄｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｓｈｉｅｌｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｓｕ—　

ｐｅｒｃ０ｎｄｕｃｔｉｖｉ　ｙ，２００６（６）：４４Ｏ＿４４２．　

５　

付志超，宋云涛，陆坤．线圈终端盒的改进设计与分析［Ｊ］．原子　

能科学技术，２０１６，５０（５）：９５０－９５４．　

Ｆｕ　Ｚｈｉｃｈａｏ，ＳｏｎｇＹｕｎｆａｏ，Ｌｕ　Ｋｕｎ．Ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　

ｏｆ　ｃｏｉｌ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｂｏｘ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｔｏｍｉｃ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈ—　

ｎｏｌｏｇｙ，２０１６，５０（５）：９５００５４．　

６　

达道安．真空设计手册（第一版）［Ｍ］．　Ｅ京：国防工业出版社，　

ｌ９９１．　

Ｄａ　Ｄａｏａｎ．Ｖａｃｕｕｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｍａｎｕａｌ（ｆｉｒｓｔ　ｅｄｉｔｉｏｎ）［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｎａ—　

ｔｉｏｎａｌ　Ｄｅｆｅｎｓｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｐｒｅｓｓ，１９９１．　

７　

陈国邦，张鹏．低温绝热与传热技术（第一版）［Ｍ］．北京：科　

学出版社，２００４．　

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Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ｆｒｉｓｔ　ｅｄｉｔｉｏｎ）［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｐｒｅｓｓ，２００４．