قواعد طراحی، برای اتصالات عایق های ابررسانای الکتریکی دست ساز در W7-X

چکیده

کلمات کلیدی

۱. مقدمه 

شکل 1- انواع محفظه ها برای مفصل

2- ترتیب عایق کاری

2-1 مفصل باس بار

2-2 مفصل CL

3- نحوه قرار گیری عایق 

شکل 2- پلیت بالایی مفصل CL 

شکل 3- چپ : درپوش عایق بدون تقویت کننده راست: با تقویت کننده

3-1 مفصل باس بار -  عایق بندی ابررسانای کنار مفصل و ورودی سیم

شکل 4 قطعات عایق G10 (تنها نیمی از پوسته نشان داده شده است)

3-2 مفصل های باس بار – عایق نوار محفظه مفصل

شکل 5 – گام های عایق بندی در مفصل های 6 باس بار

شکل 6 – باکس های QD پر شده از Stycast

3-3 مفصل های باس بار – سیم های اتصال

3-4 مفصل CL

شکل7- درپوش عایق و ورودی QD بشقاب CL

شکل 8 – مفصل های باس بار عایق شده نهایی

4- اسمبل کردن عایق 

4-1 مفصل باس بار – اسمبل کردن عایق

4-2 مفصل CL – اسمبل کردن عایق

5- جمع بندی

آزمایش سیستم آهنربای ابررسانای Wendelstein 7-X (W7-X) ، شامل 50 سیم پیچ غیر مسطح ، 20 سیم پبچ مسطح، 121 باس بار و 14 شاخه جریان می باشد. اتصال بین باس بارها، هسته ها و شاخه های جریان با 198 مفصل فراهم می شود. مفصل ها می باییست به صورت دستی در حین اسمبل ماشین در محل های محدودی عایق بندی شده و در فضای تنگی قرارگیرند. به طور کلی عایق بندی بر پایه نوارهای شیشه ای آغشته به رزین اپوکسی و قطعات مخصوص G10 تعبیه شده درون عایق شیشه ای بنا شده است. در نقاط حساس، فویل های Kaptn در درون عایق تعبیه شده است. تمامی انواع عایق در مدل های آزمایشگاهی 1:1 فضای مورد انتظار در W7-X مورد ارزیابی قرار گرفته اند. برنامه ارزیابی شامل سیکل دمایی بین دمای اتاق و 77K و تست های ولتاژ بالا با وجود هوا ، در خلا و در فشار کاهش یافته (تست پانچ) می باشد. این مقاله اصول اصلی مورد استفاده برای انواع متفاوت عایق های پانچی تنگ دست سازدر W7-X و تست ظاهری و الکتریکال در هنگام و پس از اسمبل کردن می باشد.

سیستم مغناطیسی آزمایش Wendelstein 7-X (W7-X) متشکل از 50 سیم پیچ غیر مسطح و 20 سیم پیچ مسطح بوده که بوسیله 121 باس بار از 7 مدار الکتریکی که هریک دارای 10 هسته می باشد متصل می گردد. اتصال بین هسته ها و باس بارها بویسیله 184 مفصل باس بار فراهم می گردد. اتصال به 14 شاخه جریان بوسیه مفصل های شاخه های جریان فراهم می گردد. (CL-joint) 3 نوع مختلف مفصل باس بار وجود دارد، شکل 1 را مشاهده نمایید. بسته به جای آنها روی مدار خنک کننده هلیوم، کاورهای مفصلی وجود دارد که با و یا بدون لوله های هلیوم می باشند. محفظه تمام انواع مفصل ها، از فولاد ضد زنگ ساخته شده وجهت امکان تعمیرات، قابل باز شدن می باشند. آنها شامل یک قسمت انتهایی می باشند که در آن ابررساناها وارد مفصل می گردند و نیز یک کاور سیلندری مخروطی شکل دارند2] ، [1. کاور به و درون قسمت انتهایی پیچ شده و بوسیله یک اتصال لب شکل به انتها جوش داده شده است. با این وجود محفظه دارای چندین لبه تیز و مهره صاف در قسمت پایینی و انتهای کاور برای متصل شدن می باشد. نه تنها مفصل های باس بار، دو ابررسانا را متصل می کنند بلکه به عنوان یک نقطه اتصال برای سیم های تشخیص اطفا (Quench Detection Wires- QD Wires) عمل می کنند. سیم های QD می بایست از درون عایق مفصل ها تغذیه گردند [3]. در بیرون مفصل های باس بار، آنها می بایست به سیم های QD منتهی به ورودی ها، در مخرن بیرونی منتصل گردند. طراحی پلیت بالایی مفصل های CL در شکل2 نشان داده شده است. مفصل CL بر روی یک سیلندر از جنس فولاد ضد زنگ سوار شده است. درون سیلندر، خلا بوده، تا سیلندر فقط در سطح خارجی نیاز به عایق بندی داشته باشد. عایق روی قسمت سیلندر، به صورت پیش فرض کارخانه تعبیه شده و هنگامی که عملکرد W7-X آغاز می شود، این عایق وجود دارد. باس بار از طریق پلیت بالایی وارد سیلندر می شود. سیم های QD تعبیه شده در عایق باس بار به یک ورودی الکتریکی در پلیت بالایی سیلندر متصل خواهند شد. از این رو، سیم های QD می بایست از طریق عایق باس بار تغذیه شوند.