一种聚变用超导电缆的绞制方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚变用超导电缆的绞制方法，包括以下步骤：一级缆两根超导线绞合、绞制好的超导线与铜线或铜带绞合、二级缆绞合、三级缆绞合、四级缆绞合、四级缆紧压、四级缆花包、五级缆绞合、五级缆紧压、五级缆叠包。本发明的核聚变用超导电缆能够满足未来聚变堆装置的使用，超导股线完好无损，导体表面无扁平压断等不良现象。
【专利说明】
一种聚变用超导电缆的绞制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及核聚变装置用超导电缆及超导线材绞缆领域，具体涉及一种新型结构 的聚变用超导电缆及绞制方法。
【背景技术】
[0002] 清洁能源一聚变能的使用是人类的梦想之一，托卡马克型磁约束核聚变装置是产 生聚变能的可靠装置，全超导托卡马克是实现聚变堆连续运行的重要保障。中国在成功建 立并运行全超导非圆截面托克马克EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)的基础上，积极开展国际热核聚变实验堆ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)的建设工作。同进，各个国家也开始了下一代聚变堆的预研工作。 超导电缆是托卡马克装置的重要部件，其技术是聚变工程的关键技术。下一代聚变堆的显 著特点是，中心螺管线圈及纵场线圈的最高磁场都将超过12T。要达到示范堆DEM0磁体系统 磁场设计的目标和要求，除了要选用新的超导材料以外，还要进行新型超导电缆的结构设 计与绞制方法的研发。
[0003] 新型结构的超导电缆是一种多级电缆，与通用的核聚变用电缆结构不同，通用聚 变用电缆的第一级子缆由若干根铜线和若干根超导线材按照一定的绞合节距绞合构成，然 后将若干根子缆单元再按照一定的绞合节距绞合构成二级子缆，同理再构成三级、四级子 缆，最终绞制成五级缆。由于各级缆外径、电缆的空隙系数对于导体的电磁性能影响较大， 因此，电缆绞制过程中对于电缆的外径、电缆的空隙率的控制要求是非常严格的。
[0004] 由于新型核聚变用超导电缆的结构与其它聚变用超导电缆的结构不同，如按常规 核聚变装置用电缆绞制的办法对新型超导电缆进行绞制，很可能会出现断线，压扁及外径 难以达到要求尺寸的问题，使得绞制出的电缆无法满足使用条件。
【发明内容】
[0005] 本发明技术针对下一代核聚变装置用超导电缆的需求，设计了一种新结构的超导 电缆，根据电缆在生产中易出现的问题，提供了一种该超导电缆的绞制方法，解决了超导电 缆中超导线易损伤，外径难控制的难题。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] -种聚变用超导电缆的绞制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008] 步骤一:一级缆绞合，先将两根超导线在绞缆机上进行绞合，为保证绞合中股线不 受损，各股线放线张力值控制在20N以内，绞合后超导丝表面镀层完好；
[0009] 步骤二:再将绞好的超导线与一根铜线或铜带在相同的设备上绞制，为了保证超 导线不受损伤，铜线或铜带选用经过热处理的无氧铜线，放线张力控制在20N以内；
[0010]步骤三:二、三级缆绞合，选用三根一级缆在笼式绞线机上进行绞合，二级缆张力 值控制在40N以内；选用四根二级缆在笼式绞线机上进行绞合，三级缆张力值控制在80N以 内；
[0011] 步骤四：四级缆绞合，选用四根三级缆在笼式绞线机上进行绞合，四级缆绞合后进 行紧压缩径，具体选用六道辊压轮+-道整形钨钢模的紧压方式，紧压到要求尺寸后，再进 行70 %的不锈钢带花包；
[0012] 步骤五:五级缆绞合，选用一根中心冷却管作为缆芯与六根四级缆在笼式绞线机 上进行绞合;五级缆绞合后进行紧压缩径，具体选用十道辊压轮+-道整形钨钢模的紧压方 式，辊压轮采用一竖一横五组辊压方式，紧压到要求尺寸后，最后的电缆再进行不锈钢叠 包。
[0013] 所述的一种聚变用超导电缆的绞制方法，其特征在于，所述步骤二中绞缆机采用 能主动放线、主动退扭、收线张力可控以及放线张力自动检测自动反馈自动控制的绞缆机。
[0014] 所述的一种聚变用超导电缆的绞制方法，其特征在于，所述步骤三、四、五中笼式 绞线机采用能完全退扭、具有主动放线且张力能够自动控制的笼式绞线机。
[0015] 所述的一种聚变用超导电缆的绞制方法，其特征在于，所述四级缆紧压缩径后的 直径不大于17mm。
[0016] 所述的一种聚变用超导电缆的绞制方法，其特征在于，所述五级缆紧压缩径后的 直径不大于34mm。
[0017]本发明的优点是：
[0018] 本发明的核聚变用超导电缆能够满足未来聚变堆装置的使用，超导股线完好无 损，导体表面无扁平压断等不良现象。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0020] 各级缆在绞合中必须严格控制各股线的放线张力，否则，如果张力过大，会造成超 导丝由于拉伸过度而损伤，如果各股线张力不一致，造成绞合中各股线的绞入量不一致，绞 合后电缆会产生弯曲等不良现象。
[0021] 如图1所示，一种聚变用超导电缆的绞制方法，包括以下步骤：
[0022] 步骤一:一级缆绞合，先将两根超导线在绞缆机上进行绞合，为保证绞合中股线不 受损，各股线放线张力值控制在20N以内，绞合后超导丝表面镀层完好;绞缆机采用能主动 放线、主动退扭、收线张力可控以及放线张力自动检测自动反馈自动控制的绞缆机；
[0023]步骤二:再将绞好的超导线与一根铜线或铜带在相同的设备上绞制，为了保证超 导线不受损伤，铜线或铜带选用经过热处理的无氧铜线，放线张力控制在20N以内；
[0024]步骤三:二、三级缆绞合，选用三根一级缆在笼式绞线机上进行绞合，二级缆张力 值控制在40N以内；选用四根二级缆在笼式绞线机上进行绞合，三级缆张力值控制在80N以 内；
[0025] 步骤四：四级缆绞合，选用四根三级缆在笼式绞线机上进行绞合，四级缆绞合后进 行紧压缩径，具体选用六道辊压轮+-道整形钨钢模的紧压方式，紧压到要求尺寸后，再进 行70%的不锈钢带花包；四级缆紧压缩径后的直径不大于17mm;
[0026] 步骤五:五级缆绞合，选用一根中心冷却管作为缆芯与六根四级缆在笼式绞线机 上进行绞合;五级缆绞合后进行紧压缩径，具体选用十道辊压轮+-道整形钨钢模的紧压方 式，辊压轮采用一竖一横五组辊压方式，紧压到要求尺寸后，最后的电缆再进行不锈钢叠 包;五级缆紧压缩径后的直径不大于34mm。
[0027] 步骤三、四、五中笼式绞线机采用能完全退扭、具有主动放线且张力能够自动控制 的笼式绞线机。
[0028] 新型结构的超导电缆结构参数见下表一：
[0029] 表一
[0030]
【主权项】
1. 一种聚变用超导电缆的绞制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一:一级缆绞合，先将两根超导线在绞缆机上进行绞合，各股线放线张力值控制在 20N以内，绞合后超导丝表面镀层完好； 步骤二:再将绞好的超导线与一根铜线或铜带在相同的设备上绞制，铜线或铜带选用 经过热处理的无氧铜线，放线张力控制在20N以内； 步骤三：二、三级缆绞合，选用三根一级缆在笼式绞线机上进行绞合，二级缆张力值控 制在40N以内；选用四根二级缆在笼式绞线机上进行绞合，三级缆张力值控制在80N以内； 步骤四：四级缆绞合，选用四根三级缆在笼式绞线机上进行绞合，四级缆绞合后进行紧 压缩径，具体选用六道辊压轮+-道整形钨钢模的紧压方式，紧压到要求尺寸后，再进行70% 的不锈钢带花包； 步骤五:五级缆绞合，选用一根中心冷却管作为缆芯与六根四级缆在笼式绞线机上进 行绞合;五级缆绞合后进行紧压缩径，具体选用十道辊压轮+-道整形钨钢模的紧压方式， 辊压轮采用一竖一横五组辊压方式，紧压到要求尺寸后，最后的电缆再进行不锈钢叠包。2. 根据权利要求1所述的一种聚变用超导电缆的绞制方法，其特征在于，所述步骤二中 绞缆机采用能主动放线、主动退扭、收线张力可控以及放线张力自动检测自动反馈自动控 制的绞缆机。3. 根据权利要求1所述的一种聚变用超导电缆的绞制方法，其特征在于，所述步骤三、 四、五中笼式绞线机采用能完全退扭、具有主动放线且张力能够自动控制的笼式绞线机。4. 根据权利要求1所述的一种聚变用超导电缆的绞制方法，其特征在于，所述四级缆紧 压缩径后的直径不大于17mm。5. 根据权利要求1所述的一种聚变用超导电缆的绞制方法，其特征在于，所述五级缆紧 压缩径后的直径不大于34mm。
【文档编号】H01B13/02GK105989933SQ201610068812
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年1月28日
【发明人】秦经刚, 戴超, 刘沛航, 刘勃, 张守华, 庞玉春
【申请人】中国科学院等离子体物理研究所