BEPCⅡ超導(dǎo)磁體冷卻及SSM失超過(guò)程數(shù)值模擬.pdf

1、本文針對(duì)北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)重大改造工程項(xiàng)目(以下簡(jiǎn)稱(chēng)BEPCⅡ)中的超導(dǎo)插入四極磁體(SCQ)以及超導(dǎo)螺線管磁體(SSM)的降溫和SMM磁體失超過(guò)程以及失超后SSM氦冷卻回路壓力變化進(jìn)行了模擬計(jì)算。其中包括：SCQ和SSM從300K到4.5K的降溫過(guò)程的數(shù)值計(jì)算、SSM失超后電流擴(kuò)散定性研究、SSM失超后磁體中電流密度和溫度變化的數(shù)值計(jì)算以及低溫系統(tǒng)中氦溫度與壓力的變化過(guò)程。 對(duì)于SCQ的降溫過(guò)程，限制低溫系統(tǒng)進(jìn)出口最大溫差為4

2、0K，采用有限體積法數(shù)值計(jì)算軟件，得到了SCQ最佳冷卻曲線。對(duì)于SSM的降溫過(guò)程，則分為兩個(gè)部分，首先限制低溫系統(tǒng)進(jìn)出口最大溫差為30K,磁體冷卻至100K；100K以下限制低溫系統(tǒng)進(jìn)出口溫差為50K，計(jì)算得到了SSM最佳冷卻曲線以及磁體溫度變化。 SSM采用鋁基NbTi/Cu合金組合超導(dǎo)線，導(dǎo)線外面支撐著一個(gè)鋁筒體。SSM失超后，NbTi/Cu從超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài)，電流密度擴(kuò)散到鋁基中，產(chǎn)生大量焦耳熱。本文對(duì)這一過(guò)程直接求解一維

3、電流密度擴(kuò)散方程，對(duì)擴(kuò)散時(shí)間以及擴(kuò)散過(guò)程中產(chǎn)生的附加熱量作定性研究。 超導(dǎo)磁體實(shí)際失超過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，涉及到電流密度擴(kuò)散、電流變化、溫度升高、磁場(chǎng)變化等等。采用數(shù)值方法，在一定簡(jiǎn)化條件下，模擬了磁體失超后磁體電流密度擴(kuò)散、電流變化以及溫度升高非穩(wěn)態(tài)過(guò)程。 SSM采用強(qiáng)迫氣液兩相氦流冷卻，由于磁體失超后，SSM磁體溫度急劇升高，與之相連的氦冷卻回路的氦流瞬間吸熱升溫，壓力也隨之升高。本文在一定簡(jiǎn)化條件下，利用數(shù)值