ICS 27.120.10 F 61 DB34 安 徽 省 地 方 标 准 DB 34/T 3573—2019 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 安徽省市场监督管理局 2020 - 01 - 25 实施 发 布 DB34/T 3573—2019 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。 I DB34/T 3573—2019 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 1 DB34/T 3573—2019 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； 2 DB34/T 3573—2019 m) n) 5 5.1 容器使用的自然条件（环境温度、地震烈度载荷等）； 产品铭牌的位置。 结构 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 5.2 超导技术低温传输线结构示意图 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 3 DB34/T 3573—2019 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 K～80 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 K～80 K）至常温下的冷热循环（或冲击）； b) 在 4.5 K～80 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）。 4 DB34/T 3573—2019 Q  q S ........................................ (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（m²）。 _________________________________ 5