大型超导磁体设计
超导磁体
4.9 超导磁体4.9.1 概述磁体系统是谱议的关键部件之一，它提供高强度和一定均匀度的恒定磁场，供主漂移室测量带电粒子的径迹，用以研究基本粒子间的相互作用和规律。
超导磁体利用轭铁提供磁场回路。
根据BESIII 物理工作的需要，要求主漂移室有高的动量分辨率，但主漂移室的动量分辨率主要由室内物质的多次库仑散射决定，此时改进室的空间分辨率和测量次数（增加灵敏丝的层数）以改进测量统计性都不能改进动量分辨率，而增加磁场强度可以达到这一目的。
但另一方面，如果磁场强度过高，更多的低能量粒子会陷在漂移室内打圈而很难测量。
综合各种因素，选择北京谱仪磁铁的中心磁场设计值为1.0T 。
为避免在粒子径迹拟合时做过多的离线计算机校正，要求径迹区内磁场不均匀度较小。
但由于线圈工艺复杂，体积宏大，加工生产中必然会产生不圆度。
另外由于各子探测器电子学的需要，轭铁上电缆孔很多，参照BESII 的情况，目前仍将不均匀度指标定在≤5%。
基于主漂移室IV 动量分辨率的要求，磁场测量精度应≤0.1%。
4.9.2 超导磁体设计4.9.2.1 磁体基本参数设计及计算根据北京谱仪BESIII 的物理要求，参照国际上同类磁体的设计进经验，确定采用单层线圈结构，间接冷却方式，超导电缆采用基于纯铝稳定体的设计。
根据总体和内部子探测器的尺寸要求，初步确定磁体外形尺寸长度为4.91m ，内直径为2.75m ，外直径为3.4m ，线圈的长度为3.52m ，线圈中心直径为2.95m 。
若取线圈电流I 为3000A ，nI B 00μ=，其中T B 10=，可得1m 长的线圈匝数为n ≈266匝，超导电缆沿线圈轴向方向的厚度为3.7mm ，考虑到匝间的绝缘层的厚度后，线圈总匝数为921匝。
考虑到线圈绕制时，由于超导电缆的连接会减少线圈的有效匝数，现将工作电流定为3150A 。
线圈的储能l D B l S B V B H E ⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅=42121)21(20202πμμ = 9.5兆焦耳。
超导磁体的制备和性能研究
超导磁体的制备和性能研究一、引言超导材料因其低电阻、高磁场等优良特性，在能源、电力等领域得到了广泛应用。
超导磁体作为其中的关键组成部分，在磁共振成像、磁悬浮交通等领域也具有重要作用。
本文将从超导磁体的制备和性能两个方面进行阐述，为读者呈现一个全面的超导磁体研究概览。
二、超导磁体的制备（一）超导材料的选择虽然目前已经发现了许多超导材料，但是能够实现室温超导的材料仍然没有被发现。
因此，在制备超导磁体时，一般采用低温超导材料。
经过实验和应用的检验，目前应用最为广泛的低温超导材料有铜基超导材料、氧化物超导材料和铝基超导材料。
（二）超导磁体制备技术超导磁体制备一般采用的是加工、绕制、注浆、氢化成形、真空热处理等工艺流程。
其中，绕制是制备超导磁体的关键环节，因为超导体的绕制方式和绕线孔径大小决定了超导磁体的性能。
三、超导磁体的性能研究（一）磁化曲线和临界电流密度磁化曲线和临界电流密度是超导磁体性能的两个基本指标。
磁化曲线是指超导体在外磁场下的磁化率，可以反映超导体对磁场的响应。
临界电流密度则是指超导体在外磁场下失超的电流密度的极限值，被认为是衡量超导体强度和超导磁体可行性的重要指标。
（二）交流损耗和制冷超导磁体在实际应用时，除了要满足高磁场和临界电流密度等基本指标，还需要良好的传输性能和制冷效果。
交流损耗是指超导体在交流电场下的损耗，是评价超导体传输性能的重要指标。
制冷性能则是指超导磁体在工作时的制冷效果，直接影响着超导体的低温稳定性。
（三）研究现状及趋势随着超导材料技术的不断发展，超导磁体在应用上得到了广泛的推广和发展。
目前已有一些应用超导磁体的成功案例，如高能加速器、核磁共振成像、磁悬浮交通等。
未来的研究趋势将会更加注重超导材料及其制备技术的提高，以及针对特定领域的超导磁体性能研究。
四、结论本文从超导磁体制备和性能两个方面进行了综述，强调了超导磁体制备中绕线、注浆等关键环节的重要性，以及超导磁体的基本性能指标临界电流密度和磁化曲线。
传导冷却型10T Nb3Sn-NbTi混合超导磁体设计与实验研究
传导冷却型10T Nb3Sn-NbTi混合超导磁体设计与实验研究传导冷却型10T Nb3Sn-NbTi混合超导磁体设计与实验研究超导磁体在许多领域中发挥着重要的作用，如核磁共振成像（MRI）、粒子加速器和核聚变装置。
为了实现更高磁场强度和更好的性能，研究人员一直在不懈努力。
近年来，混合超导磁体因其较低的成本和较高的运行稳定性逐渐受到关注。
本文通过传导冷却型10T Nb3Sn-NbTi混合超导磁体的设计与实验研究，旨在探索一种性能优越且成本相对较低的超导磁体解决方案。
首先，我们对超导材料进行了选择。
Nb3Sn是一种性能优异的高温超导材料，具有高临界温度和较高的临界磁场强度。
然而，Nb3Sn的制备工艺复杂且昂贵，因此我们决定采用Nb3Sn和NbTi的混合超导材料。
NbTi具有制备简单和成本较低的优势，而Nb3Sn则提供了更高的临界磁场强度。
接下来，我们进行了超导磁体的设计。
由于混合超导材料的制备工艺不同，我们采用了多层线圈结构。
在设计过程中，我们考虑了超导材料的临界磁场和工作温度，以确保超导磁体可以在预定条件下稳定运行。
通过优化设计，我们成功地实现了10T的磁场强度，并实现了良好的磁体性能。
在实验研究阶段，我们制备了混合超导磁体样品，并在实验室中进行了测试。
首先，我们测试了超导磁体的临界温度和临界电流，以评估超导材料的性能。
结果显示，混合超导材料具有良好的超导性能，适用于高磁场应用。
接下来，我们进行了DC磁体的测试，以评估其磁场分布和稳定性。
实验结果表明，超导磁体可以在预定条件下稳定地产生10T的磁场，证明了设计的可行性和性能优越性。
最后，我们还进行了激光切割实验，用于制备超导磁体样品的绝缘层。
通过激光切割技术，我们成功地制备了较薄且具有良好绝缘性能的绝缘层，为超导磁体的进一步优化提供了基础。
综上所述，本研究通过传导冷却型10T Nb3Sn-NbTi混合超导磁体的设计与实验研究，成功地实现了10T磁场的产生，并验证了混合超导磁体在高磁场应用中的优势。
核磁共振成像超导磁体设计方法研究
126研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2019.08 (上)10个月更换一次，更换下来的脱硫剂可拉运至站外进行安全处理。
脱硫装置的塔底废液经管道排入已建凝析油罐。
2 应用效果分析2.1 现场应用情况石西油田脱硫装置在投产后，经3次检测伴生气中H 2S 含量经脱硫装置处理后大幅降低，外交气硫化氢含量为0.32mg/m 3，效果明显。
表1为石西油田脱硫装置效果检测表。
表1 石西油田脱硫装置效果检测表序号取样间隔脱硫塔进口脱硫塔出口硫化氢含量/（mg/m 3） 总硫含量/（mg/m 3） 硫化氢含量/（mg/m 3）总硫含量/（mg/m 3）1投产当日4568.77 2.3 2.8826日后46660.66 4.34312日后4760.570.33 4.6该伴生气系统干法脱硫装置采用双塔切换操作模式，1 个操作周期的运行状态如下：（1）A 塔运行，B 塔待运；（2）A 塔—B 塔串联运行；（3）B 塔运行，A 塔更换脱硫剂；（4）B 塔运行，A 塔待运；（5）B 塔—A 塔串联运行；（6）A 塔运行，B 塔更换脱硫剂。
2.2 经济效益伴生气经过脱硫处理后，大大降低了对设备、工艺管线核磁共振成像关键部分磁体部分，主磁体使用最为广泛的为超导磁体，当在超导情况下，导体流过的电流没有电阻损耗，也不会导致导体温度升高。
超导体因为具有在通入强大电流时而产生强大磁场，同时在当外部电流切断后，超导体内部任然保持电流，所以超导磁场具有极为稳定的性能，所以超导磁体在核磁共振系统中应用极为广泛。
1 超导磁体超导磁体是一种使用超导材料制成在低温状态下具有高温度转变线圈的电磁体，其具有无电阻损耗和磁损耗的优点，同时超导材料还具有较高的电流密度，从而使其超导磁体具有体积小、重量轻的特点。
2 超导磁体在MRI 中的影响因素MRI 超导磁体是核磁共振成像的基础磁场，成像区域、磁场均匀度、中心磁场强度以及杂散场四个技术要求为其MRI 磁导体磁场的基本要求。
超导磁体
4.9 超导磁体4.9.1 概述磁体系统是谱议的关键部件之一，它提供高强度和一定均匀度的恒定磁场，供主漂移室测量带电粒子的径迹，用以研究基本粒子间的相互作用和规律。
超导磁体利用轭铁提供磁场回路。
根据BESIII 物理工作的需要，要求主漂移室有高的动量分辨率，但主漂移室的动量分辨率主要由室内物质的多次库仑散射决定，此时改进室的空间分辨率和测量次数（增加灵敏丝的层数）以改进测量统计性都不能改进动量分辨率，而增加磁场强度可以达到这一目的。
但另一方面，如果磁场强度过高，更多的低能量粒子会陷在漂移室内打圈而很难测量。
综合各种因素，选择北京谱仪磁铁的中心磁场设计值为1.0T 。
为避免在粒子径迹拟合时做过多的离线计算机校正，要求径迹区内磁场不均匀度较小。
但由于线圈工艺复杂，体积宏大，加工生产中必然会产生不圆度。
另外由于各子探测器电子学的需要，轭铁上电缆孔很多，参照BESII 的情况，目前仍将不均匀度指标定在≤5%。
基于主漂移室IV 动量分辨率的要求，磁场测量精度应≤0.1%。
4.9.2 超导磁体设计4.9.2.1 磁体基本参数设计及计算根据北京谱仪BESIII 的物理要求，参照国际上同类磁体的设计进经验，确定采用单层线圈结构，间接冷却方式，超导电缆采用基于纯铝稳定体的设计。
根据总体和内部子探测器的尺寸要求，初步确定磁体外形尺寸长度为4.91m ，内直径为2.75m ，外直径为3.4m ，线圈的长度为3.52m ，线圈中心直径为2.95m 。
若取线圈电流I 为3000A ，nI B 00μ=，其中T B 10=，可得1m 长的线圈匝数为n ≈266匝，超导电缆沿线圈轴向方向的厚度为3.7mm ，考虑到匝间的绝缘层的厚度后，线圈总匝数为921匝。
考虑到线圈绕制时，由于超导电缆的连接会减少线圈的有效匝数，现将工作电流定为3150A 。
线圈的储能l D B l S B V B H E ⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅=42121)21(20202πμμ = 9.5兆焦耳。
5T有源屏蔽式超导磁体机械结构设计的开题报告
5T有源屏蔽式超导磁体机械结构设计的开题报告一、研究背景与意义随着科技的不断发展，高强磁场技术在医学、能源、材料等领域都有广泛应用。
其中，超导磁体是制备高强磁场的主要工具之一。
现有的超导磁体技术虽然已经很成熟，但仍然存在一些问题，比如超导线圈的热稳定性问题、机械强度问题等。
因此，研究有源屏蔽式超导磁体的机械结构设计是十分必要的。
有源屏蔽式超导磁体能够产生高达5T的磁场，具有绕制简单、磁场稳定性好等优点，然而其机械结构设计对超导线圈和磁场的稳定性起着决定性作用。
因此，本文将研究5T有源屏蔽式超导磁体机械结构的设计。
二、研究内容1.探究5T有源屏蔽式超导磁体的结构特点及原理。
2.分析有源屏蔽式超导磁体的机械稳定性问题，比如超导线圈热膨胀引起的应力。
3.结合超导线圈的热稳定性，设计超导磁体的机械结构。
4.进行有源屏蔽式超导磁体的模拟仿真，并对设计方案进行优化。
5.搭建实验平台，测试超导磁体的性能和稳定性。
三、研究方法1.文献调研法：通过查阅相关文献和资料，梳理和总结5T有源屏蔽式超导磁体机械结构设计的发展历程及现状。
2.仿真模拟法：利用计算机仿真软件对超导磁体机械结构进行建模，进行机械强度分析、结构优化。
3.实验研究法：基于上述仿真结果，制作有源屏蔽式超导磁体样机，并采取实验手段测试超导磁体的性能和稳定性。
四、研究进展目前，主要是对5T有源屏蔽式超导磁体的机械结构设计进行文献调研和实验准备工作，设计初步方案，明确实验需求和方向，并开始准备实验所需要的材料和设备。
五、研究意义研究5T有源屏蔽式超导磁体机械结构的设计，有助于提高超导磁体的性能和稳定性。
超导磁体的发展与高强磁场技术的进步密不可分，本文的研究对于推动高强磁场技术的应用和发展具有重要意义。
基于电磁力热多场耦合的高温超导储能磁体设计
基于电磁力热多场耦合的高温超导储能磁体设计
高温超导储能磁体的设计基于电磁力热多场耦合。
在设计过程中，需要考虑以下几个方面：
1. 超导材料选择：高温超导磁体使用的是高温超导材料，如铜氧化物陶瓷超导材料。
需要选择具有较高临界温度和临界电流密度的超导材料，以提高磁体的性能。
2. 磁体结构设计：磁体的结构需要考虑电磁、力学和热学的多场耦合效应。
磁体设计中的关键问题包括磁场分布和不均匀性、磁场对超导材料的影响、磁体的机械强度和热稳定性等。
3. 冷却系统设计：高温超导磁体需要在低温条件下工作，通常使用液氮或液氦进行冷却。
冷却系统需要考虑磁体的制冷能力、制冷效率和制冷介质的成本等因素。
4. 电流引线设计：磁体中的电流引线需要传输高电流，同时要具备良好的热稳定性和电磁性能。
引线的设计需要考虑导线材料的选择、导线的直径和长度、引线与磁体的连接方式等因素。
5. 绝缘系统设计：磁体的绝缘系统需要保证磁体的电气绝缘性能和机械强度。
绝缘系统设计中需要考虑材料的选择、绝缘层的厚度和结构、绝缘层的耐热性和耐电压性等因素。
通过综合考虑上述因素，可以进行高温超导储能磁体的设计，使其具有较高的磁场强度、较高的磁场稳定性和较长的运行寿命。
如何设计高效的超导磁体调控系统
如何设计高效的超导磁体调控系统引言超导磁体是一种利用超导材料的特殊性质来产生强大磁场的装置。
它在科学研究、医学成像、能源储存等领域具有广泛的应用。
然而，超导磁体的调控系统对于其性能和稳定性至关重要。
本文将探讨如何设计高效的超导磁体调控系统，以提高超导磁体的工作效率和稳定性。
一、超导磁体调控系统的基本原理超导磁体调控系统的基本原理是通过控制超导磁体的电流来调节磁场的强度和方向。
超导磁体通常由超导线圈和电源组成。
电源通过控制超导线圈的电流来实现对磁场的调控。
超导线圈的电流可以通过直流电源或交流电源来提供。
直流电源可以提供稳定的电流，但在调节磁场强度和方向时较为困难。
交流电源可以实现快速调节磁场，但在保持稳定性方面存在一定的挑战。
二、超导磁体调控系统的设计要点1. 选择合适的电源选择合适的电源是设计高效超导磁体调控系统的关键。
直流电源可以提供稳定的电流，但在调节磁场强度和方向时较为困难。
交流电源可以实现快速调节磁场，但需要考虑电源的频率和功率等参数。
2. 优化电源控制算法电源控制算法是超导磁体调控系统的核心。
优化电源控制算法可以提高超导磁体的调节效率和稳定性。
常见的电源控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
3. 提高磁场传感器的精度磁场传感器的精度对于超导磁体的调控非常重要。
高精度的磁场传感器可以提供准确的磁场反馈信号，从而实现精确的磁场调节。
因此，设计高效的超导磁体调控系统需要考虑磁场传感器的选择和校准。
4. 优化超导线圈的结构和材料超导线圈的结构和材料对于超导磁体的性能和稳定性有重要影响。
优化超导线圈的结构和材料可以提高超导磁体的工作效率和稳定性。
例如，采用多层绕组和高温超导材料可以减小超导线圈的体积和功耗。
三、超导磁体调控系统的挑战和解决方案设计高效的超导磁体调控系统面临一些挑战。
首先，超导磁体的电流和磁场具有非线性关系，因此需要设计合适的非线性控制算法。
其次，超导磁体的磁场具有较高的灵敏度，对外界干扰较为敏感。
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• 因此 EAST 的建成将使中国磁约束核聚变研究既在工程技术又在聚变物 理的某些重要领域进入国际前沿；
• 本次申报省科技进步一等奖的项目是在建设 EAST 装置过程中形成的有 很大相对独立性，填补了国内空白，在国际上具有特色并达到先进水平 和具有很高推广和应用价值的重大阶段成果；
• 这一重大的阶段性成果已经在国内外产生了很大反响： •在国际上............. •在国内...............
• 为使众多工程技术人员的出色工作能及时得到充分肯定，所和工程指挥 部决定推荐该项成果申报省科技进步奖;
•
26 EPS, Mastrich, Netherlan, 14-18 June, 199
ASIPP
26 EPS, Mastrich, Netherlan, 14-18 June, 199
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成果的汇报包括
• 特种超导导体CICC设计（15分钟） 责任工程师： 陈灼民
• 大型超导磁体设计（25分钟） 责任工程师：吴维越
• 大型超导导体和超导磁体的研制（30分钟） 责任工程师：陈思跃 郁杰
Necessary学s而u不b思-则sy罔s●t▂e●m思s而h不a学v则e殆been ready
3
专业分享，敬请收藏
CS Coils TF magnet
PF coils
ASIPP
Cryostat Thermal shield
Thermal shield
EAST Tokamak
TF case Vacuum vessel support plate
• 大型超导磁体的实验 （30分钟） 责任工程师：武 玉
• 汇报小结 （5分钟） 武松涛
然后进行现场考察
26 EPS, Mast99
ASIPP 感谢各位领导和专家对本项成果的关注和
在百忙之中抽出时间参加项成果的评审
谢谢
26 EPS, Mastrich, Netherlan, 14-18 June, 199
ASIPP
大型超导磁体的设计、研制和实验 项目报奖的几点说明
EAST工程指挥部
2019年5月11日
26 EPS, Mastrich, Netherlan, 14-18 June, 199
ASIPP
• 等离子体所正在承担着国家九五重大科学工程-- 研制一个大型、先进超 导托卡马克核聚变实验装置(EAST)的重任；