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ICS 27.120.10 F 61 DB34 安徽省地方标准 DB 34/T 35732019 超导技术低温传输线设计规范 Design criteria for cryogenic transmission lines of superconducting technology 文稿版次选择 2019-12-25发布 2020-01-25实施安徽省市场监督管理局 发布 DB34/T 35732019 I 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。本标准由中科院等离子体物理研究所提出。本标准由安徽省核聚变工程技术及应用标准化技术委员会并归口。本标准起草单位：中国科学院等离子体物理研究所、安徽省质量和标准化研究院、合肥聚能电物理高技术开发有限公司。本标准主要起草人：陆坤、宋云涛、吴杰峰、刘辰、孟雪华、丁开忠、周挺志、黄雄一、韦俊、刘承连。DB34/T 35732019 1 超导技术低温传输线设计规范 1 范围 本标准规定了超导技术低温传输线设计的术语和定义、一般要求、结构、材料要求、设计要求。本标准适用于超导技术低温传输线的设计。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 150.3-2011 压力容器 第3部分：设计 GB/T 2900.100-2017 电工术语 超导电性 GB/T 3198 铝及铝合金箔 GB/T 16958 包装用双向拉伸聚酯薄膜 GB/T 31480-2015 深冷容器用高真空多层绝热材料 JB 4732 钢制压力容器 分析设计标准 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 超导磁体 superconducting magnet 利用超导线或超导电缆制作、用于产生磁场的装置。GB/T 2900.100-2017,定义815-16-03 3.2 高温超导电流引线 high temperature superconducting current lead 采用高温超导技术制成，连接室温电源和超导母线的组件。3.3 低温传输线 cryogenic transmission lines 连接超导磁体与高温超导电流引线，为超导磁体提供电力供给和冷却介质的系统。3.4 真空隔断 vacuum barrier DB34/T 35732019 2 隔断超导磁体杜瓦真空与高温超导电流引线阀箱真空的组件。3.5 冷屏 thermal shield 提供低温环境并减少传输线超导母线热负荷的装置。3.6 绝热支撑 thermal insulation support 用于阻绝热量传递的支撑组件。3.7 高真空多层绝热 high vacuum multilayer insulation 在深冷容器的高真空夹层空间内，由间隔材料和反射屏交替组合而形成的绝热方式。GB/T 31480-2015,定义3.1 4 一般要求 4.1 设计文件 设计文件包括：a)设计计算书（至少包括容积计算，受压元件承载能力计算，绝热性能计算，支撑结构承载能力计算、工作条件下电磁载荷计算，安全泄放装置的泄放能力计算等）；b)设计图样（至少包括总图、安装流程图、必要时还应提供基础条件图）；c)设计说明书；d)制造技术条件；e)安装与使用维护说明书；f)风险评估报告（相关法规或设计委托方要求时）。4.2 设计总图 设计总图应注明下列内容：a)产品名称、标识及容器类别，设计、制造所依据的主要法规、标准；b)工作条件，包括工作压力、工作温度、爆炸事故的危害程度等；c)设计条件，包括温度、载荷等；d)设计寿命；e)主要受压元件材料牌号及标准；f)容器自重；g)制造要求；h)无损检测要求；i)耐压试验和气密性试验要求；j)安全附件的规格和性能要求；k)绝热及电绝缘方式；l)预防腐蚀的要求；DB34/T 35732019 3 m)容器使用的自然条件（环境温度、地震烈度载荷等）；n)产品铭牌的位置。5 结构 5.1 超导技术低温传输线基本组成结构 超导技术低温传输线主要由阀箱端、过渡段和真空隔断三部分构成，如图1。图中：1阀箱端 2过渡段 3真空隔断 图1 超导技术低温传输线结构示意图 5.2 过渡段内部基本结构 过渡段由外杜瓦、液氮管、冷屏（根据需要可包覆高真空多层绝热）、绝热支撑和超导母线构成。超导母线与阀箱端电流引线相连接，与真空隔断端超导磁体相连，为超导磁体输送冷却介质和电流，如图2。图中：1外杜瓦 2液氮管 3冷屏 4绝热支撑 5超导母线 图2 过渡段内部截面示意图 DB34/T 35732019 4 6 材料要求 6.1 外杜瓦 外杜瓦材料应满足低磁导率，低表面放气率，防锈等特殊要求，宜选用无磁不锈钢材料。6.2 冷屏 冷屏屏板宜选用铜、铝等导热系数大的材料。6.3 绝热支撑 绝热支撑应采用导热系数小，在材料允许使用温度范围内，真空下表面放气率低和具有良好的低温冲击韧性的材料。6.4 高真空多层绝热 6.4.1 高真空多层绝热用铝箔应符合 GB/T 3198 的规定，双面镀铝聚酯薄膜基材应符合 GB/T 16958的规定。6.4.2 高真空多层绝热中的绝热材料应采用导热系数小、放气率低的纤维材料。玻璃纤维的可燃物含量应不大于 0.2（质量比）。6.5 质量、规格与标识 材料的质量、规格与标识，应符合国家标准或行业标准的规定，其使用方面的要求应当符合引用标准的规定。7 设计要求 7.1 外杜瓦结构设计 7.1.1 外杜瓦的结构、强度、刚性和外压稳定性的计算应按 GB/T 150.3-2011第 3、4 章中的有关规定进行，局部应力分析可参照 JB/T 4732 的规定进行。7.1.2 考虑外壳在制造过程和工作过程中因温度变化而引起的热应力，必要时可设置补偿装置。7.2 支撑设计 7.2.1 冷屏及超导母线绝热支撑设计应符合下列要求：a)在 4.5 K80 K 低温环境下，支撑结构及受其反力作用的壳体局部满足强度与刚度要求，且能够承受低温（4.5 K80 K）至常温下的冷热循环（或冲击）；b)在 4.5 K80 K 低温环境下，支撑结构在压、弯组合载荷下满足稳定性要求。7.2.2 外杜瓦支座设计应符合下列要求：a)支座及受其反力作用的壳体局部满足强度与刚度要求；b)支座结构在压、弯组合载荷下满足稳定性要求。7.3 绝热设计 7.3.1 当内支撑的漏热量不能按经验公式计算时，宜进行绝热分析计算或模拟试验。当内支撑材料的导热系数未知时，应采用试验方法确定。7.3.2 绝热层材料的漏热量的计算参考公式（1）。DB34/T 35732019 5 QqS.(1)式中：Q 绝热层材料的漏热量（W）；q 绝热结构表观比热流（W/m2）；S 绝热层的表面积（m）。_
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