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ITER PF6线圈出线头尾段制造认证工作顺利完成

 

 

                                                                                       图/文:张之荣、吴欢、谢延玉

       近日,由等离子体所承担制造的ITER PF6 线圈的出线头尾段(Tail)的所有认证工作顺利完成,后续相关量产工作也已相继展开。

  出线头尾段的功能是将线圈的出线头和倒数第2匝进行机械固连,与此同时将二者进行电绝缘隔离。尾段的两端分别和出线头及倒数第2匝焊接,尾段中部通过绝缘系带(Strap)进行电绝缘隔离并进行机械张紧。从结构和功能的角度,尾段需要能够承受线圈工作时导体传递来的电磁力和冷热收缩的热应力,经历相应的低温机械疲劳过程,与此同时还需要保证电绝缘要求。

  尾段的认证工作分别在3个模拟件及ITER PF6线圈的假双饼(Dummy Double Pancake)上进行。在模拟件上进行的认证工作包括尾段与出线头导体的焊接温度控制及焊缝冷热冲击后完整性检测(模拟件1),尾段与出线头导体焊缝77 K下机械疲劳测试(模拟件2),尾段装配与绝缘处理模拟件(Tail Partial Mock-up)的77 K下机械疲劳及疲劳前后高压电测试(模拟件3)。

  模拟件认证测试结果表明,模拟件1在焊接过程中超导缆处温度最高约为70℃,低于ITER要求的250℃;模拟件2顺利完成了77 K下最大载荷为600 kN的30000次疲劳测试;模拟件3也完成了77 K下最大载荷为350 kN的600000次疲劳测试,且在疲劳测试后模拟件中的绝缘系带及导体匝间绝缘仍顺利通过高压电测试,其中疲劳测试后的匝间绝缘的局部放电测试视在电荷量为2.9 pC@1.7 kVRMS,30 kV击穿测试绝缘电阻仍达到10 GΩ@30 kV,超过ITER要求的0.5 GΩ@5.7kV的要求。

  在模拟件认证工作顺利完成的基础上,尾段的装配和绝缘处理工艺的可行性在ITER PF6假双饼上也顺利通过了认证,并据此建立了量产工作环境下的操作工艺文件,得到了ITER国际组织的批准。日前,ITER PF6线圈第一个量产双饼DP9的尾段的生产工作也顺利完成。

ITER PF6线圈双饼(AT1型)出线头尾段结构示意图

ITER PF6线圈尾段模拟件2(左)及3(右)在77 K下机械疲劳测试

ITER PF6线圈尾段模拟件3疲劳测试后匝间绝缘PD测试结果

ITER PF6线圈尾段模拟件3疲劳测试后匝间绝缘30 kV击穿测试V-I曲线