管內(nèi)電纜導(dǎo)體（CICC）型超導(dǎo)磁體電氣絕緣性能測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)研究報(bào)告EnglishTitleResearchReportontheStandardizationofElectricalInsulationPerformanceTestMethodsforCable-in-ConduitConductor(CICC)TypeSuperconductingMagnets摘要超導(dǎo)磁體技術(shù)作為大科學(xué)裝置的核心組成部分，在聚變能源、高能物理、材料科學(xué)等多領(lǐng)域具有重大戰(zhàn)略意義。管內(nèi)電纜導(dǎo)體（CICC）型超導(dǎo)磁體因其高載流能力、優(yōu)良的穩(wěn)定性與冷卻性能，成為極端條件下強(qiáng)磁場(chǎng)系統(tǒng)的首選技術(shù)路線(xiàn)。然而，其復(fù)雜的制造工藝、極端運(yùn)行環(huán)境（深低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)、高機(jī)械應(yīng)力）對(duì)電氣絕緣性能提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前國(guó)內(nèi)外尚缺乏專(zhuān)門(mén)針對(duì)CICC型超導(dǎo)磁體的電氣絕緣測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致性能評(píng)估與安全驗(yàn)收存在技術(shù)空白。本標(biāo)準(zhǔn)旨在確立CICC型超導(dǎo)磁體電氣絕緣性能的測(cè)試方法體系，涵蓋直流耐壓、交流耐壓及帕邢測(cè)試等關(guān)鍵項(xiàng)目，規(guī)范測(cè)試流程、設(shè)備要求與結(jié)果判定準(zhǔn)則。項(xiàng)目實(shí)施將推動(dòng)超導(dǎo)磁體檢測(cè)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，提升我國(guó)在重大科技基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力和國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)，為未來(lái)聚變堆、強(qiáng)磁場(chǎng)裝置等超導(dǎo)磁體的工程化與商業(yè)化應(yīng)用提供技術(shù)支撐。關(guān)鍵詞超導(dǎo)磁體；CICC；電氣絕緣測(cè)試；耐壓試驗(yàn)；帕邢測(cè)試；標(biāo)準(zhǔn)制定；大科學(xué)工程Superconductingmagnet;CICC;Electricalinsulationtest;Withstandvoltagetest;Paschentest;Standardization;Large-scalescientificproject正文一、立項(xiàng)背景與必要性大型高場(chǎng)超導(dǎo)磁體技術(shù)是新一代大科學(xué)裝置升級(jí)與實(shí)現(xiàn)前沿科學(xué)研究目標(biāo)的核心基礎(chǔ)。在磁約束聚變裝置中，能量輸出與磁場(chǎng)強(qiáng)度的四次方成正比，因此提升超導(dǎo)磁體場(chǎng)強(qiáng)成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵焦點(diǎn)。目前，聚變裝置、粒子加速器、穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)裝置的磁場(chǎng)強(qiáng)度已從10T提升至30T以上，運(yùn)行電流達(dá)到百千安培量級(jí)。CICC型超導(dǎo)磁體因其高載流密度、高效冷卻能力和良好的機(jī)械穩(wěn)定性，成為上述極端環(huán)境下最優(yōu)選的磁體構(gòu)型。然而，該類(lèi)磁體制造工藝復(fù)雜，需經(jīng)歷繞制、絕緣固化、真空壓力浸漬等多道工序，且長(zhǎng)期運(yùn)行在4.2K深低溫、高電磁應(yīng)力及周期性載荷條件下，絕緣材料易出現(xiàn)老化、裂紋和局部放電等現(xiàn)象。在故障狀態(tài)下，瞬時(shí)電壓可高達(dá)數(shù)十kV，絕緣失效風(fēng)險(xiǎn)顯著。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)專(zhuān)門(mén)針對(duì)CICC型超導(dǎo)磁體的電氣絕緣測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有通用標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T3048、IEC60060系列）難以全面覆蓋其特殊工況與性能要求。制定專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)已成為保障超導(dǎo)磁體安全運(yùn)行、推動(dòng)工程應(yīng)用的迫切需求。二、標(biāo)準(zhǔn)范圍與技術(shù)內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)適用于CICC型超導(dǎo)磁體在制造完成后的電氣絕緣性能驗(yàn)收測(cè)試，也可擴(kuò)展至其他類(lèi)似結(jié)構(gòu)與工況的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。主要技術(shù)內(nèi)容包括以下七部分：1.范圍：明確標(biāo)準(zhǔn)適用的超導(dǎo)磁體類(lèi)型、測(cè)試環(huán)境及限制條件。2.規(guī)范性引用文件：引用GB/T2900、IEC62351等相關(guān)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。3.術(shù)語(yǔ)和定義：統(tǒng)一CICC、帕邢測(cè)試、局部放電等專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。4.測(cè)試原理：闡述直流耐壓、交流耐壓及帕邢測(cè)試的物理基礎(chǔ)與失效機(jī)制。5.儀器設(shè)備：規(guī)定高壓源、測(cè)量系統(tǒng)、低溫杜瓦等設(shè)備的精度與校準(zhǔn)要求。6.試驗(yàn)步驟：詳細(xì)描述樣品預(yù)處理、測(cè)試條件（溫度、電壓梯度）、升壓程序及數(shù)據(jù)記錄方法。7.測(cè)試報(bào)告：明確報(bào)告需包含的關(guān)鍵信息，如測(cè)試環(huán)境、數(shù)據(jù)曲線(xiàn)、失效判斷及不確定性分析。三、預(yù)期效益與可行性分析經(jīng)濟(jì)效益CICC型超導(dǎo)磁體在聚變堆、加速器、強(qiáng)磁場(chǎng)裝置中成本占比超過(guò)30%，未來(lái)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求預(yù)計(jì)達(dá)百億規(guī)模。本標(biāo)準(zhǔn)將為其規(guī)?；圃炫c安全運(yùn)行提供技術(shù)保障，降低因絕緣失效導(dǎo)致的重大損失，推動(dòng)超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展。技術(shù)與戰(zhàn)略?xún)r(jià)值通過(guò)統(tǒng)一測(cè)試方法，可提升我國(guó)超導(dǎo)磁體性能評(píng)估的規(guī)范性與國(guó)際互認(rèn)度，支撐“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)走出去”。中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院在ITER計(jì)劃中承擔(dān)73%的采購(gòu)包任務(wù)，已完成PF6線(xiàn)圈等CICC型磁體的研制與測(cè)試，具備扎實(shí)的技術(shù)積累與實(shí)驗(yàn)條件。正在建設(shè)的CRAFT設(shè)施中的14.5TTF磁體項(xiàng)目，將進(jìn)一步驗(yàn)證本標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)可行性。主要參與單位介紹中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院是中國(guó)核聚變與超導(dǎo)技術(shù)研究的國(guó)家級(jí)核心機(jī)構(gòu)，依托全超導(dǎo)托卡馬克EAST、穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)裝置（SHMFF）及在建的CRAFT大科學(xué)裝置，在超導(dǎo)磁體設(shè)計(jì)、制造與測(cè)試領(lǐng)域具備國(guó)際領(lǐng)先能力。該單位承擔(dān)了ITER計(jì)劃中極向場(chǎng)線(xiàn)圈PF6的研制任務(wù)，這是全球首例通過(guò)ITER認(rèn)證的CICC型超導(dǎo)磁體，于2021年成功集成至ITER主機(jī)。研究院擁有完善的超導(dǎo)導(dǎo)體繞制平臺(tái)、大型低溫測(cè)試系統(tǒng)及高壓絕緣實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為本標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基礎(chǔ)。結(jié)論與展望本標(biāo)準(zhǔn)提案針對(duì)CICC型超導(dǎo)磁體電氣絕緣性能測(cè)試的迫切需求，構(gòu)建了一套科學(xué)、規(guī)范、可操作的測(cè)試方法體系，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)空白。實(shí)施后將顯著提升我國(guó)超導(dǎo)磁體技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化水平與工程可靠性，為未來(lái)聚變能源、強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)等重大項(xiàng)目的順利推進(jìn)奠定基礎(chǔ)。建議后續(xù)工作中加強(qiáng)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織（如IEC、IEEE）的合作，推動(dòng)本標(biāo)準(zhǔn)成為國(guó)際通用規(guī)范，同時(shí)持續(xù)跟蹤新型絕緣材料與測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，適時(shí)修訂和完善標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，保持其先進(jìn)性與適用性。參考文獻(xiàn)[1]ITEROrganization.ITERTechnicalSpecifications[Z].2020.[2]GB/T3048