ICS25.220.20

CCSF04

34

安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB34/T3769.1—2020

磁約束核聚變裝置極向場超導(dǎo)磁體絕緣測

試技術(shù)要求第1部分：總體要求

Technicalspecificationsfortestinginsulationofpoloidalsuperconductingmagnetsin

magneticconfinementnuclearfusiondevice—Part1:Generalspecifications

2020-11-27發(fā)布2020-12-27實施

安徽省市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB34/T3769.1—2020

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件是DB34/T3769《磁約束核聚變裝置極向場超導(dǎo)磁體絕緣測試技術(shù)要求》的第1部分。DB34/T

3769已經(jīng)發(fā)布了以下部分：

——第1部分：總體要求。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。

本文件由中國科學(xué)院等離子體物理研究所提出。

本文件由安徽省核聚變工程技術(shù)及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。

本文件起草單位：中國科學(xué)院等離子體物理研究所、安徽省質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)化研究院。

本文件主要起草人：吳歡、宋云濤、陸坤、衛(wèi)靖、程鳴、吳維越、沈光、文軍、文偉、俞小伍、胡

兵、謝延玉、商明明、王春雨。

I

DB34/T3769.1—2020

引言

DB34/T3769《磁約束核聚變裝置極向場超導(dǎo)磁體絕緣測試技術(shù)要求》旨在制定磁約束核聚變裝置

極向場超導(dǎo)磁體絕緣測試技術(shù)要求，確保聚變裝置分析與優(yōu)化結(jié)果的精確度和可靠性，為核聚變裝置設(shè)

計提供重要的參考與依據(jù)，擬由五個部分構(gòu)成。

——第1部分：總體要求。目的在于確立磁約束核聚變裝置極向場超導(dǎo)磁體絕緣測試需要遵循的總

體要求。

——第2部分：電學(xué)測試技術(shù)要求。目的在于確立磁約束核聚變裝置極向場超導(dǎo)磁體絕緣測試電學(xué)

測試需要遵循的相關(guān)要求。

——第3部分：力學(xué)測試技術(shù)要求。目的在于確立磁約束核聚變裝置極向場超導(dǎo)磁體絕緣測試力學(xué)

測試需要遵循的相關(guān)要求。

——第4部分：熱學(xué)測試技術(shù)要求。目的在于確立磁約束核聚變裝置極向場超導(dǎo)磁體絕緣測試熱學(xué)

測試需要遵循的相關(guān)要求。

——第5部分：其他測試技術(shù)要求。目的在于確立磁約束核聚變裝置極向場超導(dǎo)磁體絕緣測試光學(xué)

顯微觀察需要遵循的相關(guān)要求。

II

DB34/T3769.1—2020

磁約束核聚變裝置極向場超導(dǎo)磁體絕緣測試技術(shù)要求第1部分：總

體要求

1范圍

本文件規(guī)定了磁約束核聚變裝置極向場超導(dǎo)磁體絕緣測試的術(shù)語和定義、測試基本要求、部件制造

認(rèn)證階段測試、銅導(dǎo)體雙餅?zāi)M件制造認(rèn)證件測試、雙餅制造階段測試、線圈模擬樣件測試、線圈附件

模擬樣件測試、線圈出廠測試、線圈驗收測試和磁體調(diào)試及服役期間測試。

本文件適用于磁約束核聚變裝置極向場超導(dǎo)磁體的絕緣測試，也可供其他具有和磁約束核聚變裝置

極向場超導(dǎo)磁體相似結(jié)構(gòu)和工況的磁體絕緣測試參考。

2規(guī)范性引用文件

本文件沒有規(guī)范性引用文件。

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

極向場超導(dǎo)磁體poloidalsuperconductingmagnet

托卡馬克裝置中工作在大電流、脈沖模式下的超臨界氦冷卻的環(huán)形超導(dǎo)磁體，產(chǎn)生的極向磁場來控

制等離子體的位置和形狀。

3.2

超導(dǎo)磁體絕緣magnetinsulation

由絕緣材料按一定結(jié)構(gòu)組成，用來對磁體的部件之間以及磁體對地進行電氣隔離，并提供線圈導(dǎo)體

機械支撐的磁體構(gòu)成部分。

注：本標(biāo)準(zhǔn)中磁體絕緣指極向場超導(dǎo)磁體絕緣。磁體絕緣先后通過絕緣材料復(fù)合、絕緣包繞、真空壓力浸漬的處理

工藝得到，其中真空壓力浸漬是指在真空和壓力的配合下，將包繞絕緣的線圈放置于模具中，在一定的溫度制

度下將模具中充樹脂以填滿導(dǎo)體之間的空隙并將其固化的工藝；當(dāng)不具備嚴(yán)格的溫度和真空及壓力條件時，也

可采用濕法或預(yù)浸料法的絕緣處理工藝。磁體絕緣包括導(dǎo)體匝間絕緣、相鄰雙餅間絕緣、磁體對地絕緣。磁體

絕緣工況包括隨磁體所經(jīng)歷的冷熱循環(huán)和氦低溫工作環(huán)境，以及磁體在控制等離子體、放電、故障態(tài)的工作模

式下對絕緣帶來的相應(yīng)力學(xué)及熱學(xué)、電學(xué)負(fù)荷。

4測試基本要求

4.1測試活動

測試者根據(jù)絕緣材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計目標(biāo)，面向包括熱應(yīng)力、機械負(fù)荷、核輻照在內(nèi)的絕緣工況，在

磁體生產(chǎn)、驗收、服役的各個階段通過電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)以及其他測試方法對絕緣的性能進行評估，并

作出是否達到線圈制造和工作要求判斷。

1

DB34/T3769.1—2020

測試的具體操作按照事先擬定的測試計劃進行。測試計劃中給出測試項目的操作步驟、測試設(shè)備技

術(shù)參數(shù)、測試裝置構(gòu)成、測試結(jié)果記錄、測試條件記錄、測試目標(biāo)值、結(jié)論等。測試計劃中可包含穿插

于測試步驟中對絕緣結(jié)構(gòu)進行的室溫、液氮或液氦溫度下的低溫機械疲勞，以及室溫至液氮或液氦溫度

的冷熱循環(huán)。機械疲勞或冷熱循環(huán)是為了模擬絕緣結(jié)構(gòu)的實際工況，以檢查絕緣結(jié)構(gòu)在此經(jīng)歷前后的性

能水平及變化。機械疲勞或冷熱循環(huán)是絕緣測試的一部分。

4.2測試類型

4.2.1生產(chǎn)測試：磁體生產(chǎn)過程中對部件進行的測試，用以階段性確認(rèn)絕緣性能。

4.2.2驗收測試：磁體驗收時對整個磁體進行的測試，用以確認(rèn)最終交付物的絕緣性能。

4.2.3重復(fù)測試：在磁體調(diào)試及服役期間，當(dāng)對磁體的一部分進行了更改或維護后進行的測試，用以

確認(rèn)磁體絕緣的性能退化水平。

4.3測試對象

包括：

a)磁體的主要構(gòu)成部分：

1)氦進管：磁體冷卻介質(zhì)超臨界氦在導(dǎo)體上的引入通道；

2)尾段：磁體出線頭與鄰近的倒數(shù)第2匝導(dǎo)體之間保持機械連接但電氣隔離的連接機構(gòu)；

3)接頭：磁體內(nèi)部各導(dǎo)體間以及磁體與外界饋線間的電連接機構(gòu)；

4)雙餅：2根超導(dǎo)導(dǎo)體通過雙線螺旋并繞得到的2層餅狀子線圈；

5)線圈：雙餅經(jīng)軸向堆疊得到的最終磁體；

6)填充塊：用環(huán)氧樹脂玻璃纖維層壓板加工得到的，用來將線圈幾何外形補償?shù)街付ㄐ螤睢?/p>

大小的塊狀填充物。

b)其他附屬部分：

1)高壓引線：從磁體導(dǎo)體上引出的失超探測用電位引線；

2)軸向絕緣子：隔斷磁體與冷卻介質(zhì)傳輸管道電連接但保持機械連接的管狀部件；

3)外部屏蔽層：附于磁體對地絕緣層外的平抑靜電荷集中分布的導(dǎo)電層。

注：除以上作為磁體構(gòu)成部分的部件外，和絕緣測試相關(guān)的還有為了驗證絕緣材料、結(jié)構(gòu)、處理工藝而特別制作的

樣件，包括絕緣材料認(rèn)證、絕緣模擬、氦進管絕緣、尾段絕緣、銅導(dǎo)體雙餅?zāi)M件、線圈模擬、高壓引線模擬、

軸向絕緣子模擬樣件。

5部件制造認(rèn)證階段測試

5.1氦進管測試

測試包括：

a)表面目視檢查；

b)室溫下直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電、帕邢測試；

c)至少1次冷熱循環(huán)；

d)冷熱循環(huán)后表面目視檢查；

e)冷熱循環(huán)后室溫下直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電、帕邢測試。

5.2尾段測試

5.2.1尾段局部模擬件測試

2

DB34/T3769.1—2020

測試包括：

a)表面目視檢查；

b)室溫下匝間及對地絕緣直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電；

c)低溫機械疲勞；

d)低溫機械疲勞后表面目視檢查；

e)低溫機械疲勞后室溫下直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電；

f)切片后截面光學(xué)顯微檢查。

5.2.2尾段與出線頭焊縫模擬件測試

測試包括：

a)表面目視檢查；

b)室溫下匝間及對地絕緣直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電；

c)冷熱循環(huán)；

d)冷熱循環(huán)后的表面目視檢查；

e)冷熱循環(huán)后室溫下直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電、帕邢測試。

5.3絕緣材料認(rèn)證樣件測試

5.3.1機械性能測試樣件測試

測試包括：

a)0°及90°方向拉伸強度測試（0°及90°相對于絕緣復(fù)合帶包繞方向，其中0°方向和包繞

方向平行，90°方向和包繞方向垂直）；

b)層間剪切強度測試；

c)拉伸疲勞強度測試。

5.3.2粘接性能測試樣件測試

45°壓縮剪切強度測試（45°相對于絕緣與導(dǎo)體粘接面，以與粘接面平行為0°，與粘接面垂直為

90°）。

5.4絕緣模擬件測試

5.4.1絕緣模擬件測試樣件構(gòu)成

測試樣件共有2個，樣件中導(dǎo)體及絕緣結(jié)構(gòu)全同，但在測試過程中將分別包含不同的項目。

5.4.2樣件一測試

測試包括：

a)表面目視檢查；

b)室溫下匝間及對地絕緣直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電測試；

c)5次冷熱循環(huán)；

d)冷熱循環(huán)后表面目視檢查；

e)冷熱循環(huán)后室溫下匝間及對地絕緣直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電測試；

f)低溫下匝間及對地絕緣直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電測試；

g)室溫下帕邢測試；

h)切片后截面光學(xué)顯微觀察；

3

DB34/T3769.1—2020

i)絕緣與導(dǎo)體粘接面剪切強度測試。

5.4.3樣件二測試

測試包括：

a)表面目視檢查；

b)室溫下匝間及對地絕緣直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電測試；

c)5次冷熱循環(huán)；

d)冷熱循環(huán)后表面目視檢查；

e)冷熱循環(huán)后室溫下匝間及對地絕緣直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電測試；

f)低溫壓縮疲勞測試；

g)低溫壓縮疲勞測試后室溫下匝間及對地絕緣直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電測

試；

h)室溫下匝間絕緣直流擊穿強度測試。

6銅導(dǎo)體雙餅?zāi)M件制造認(rèn)證件測試

測試包括：

a)真空壓力浸漬前的匝間絕緣電容放電法測試；

b)真空壓力浸漬后的匝間絕緣電容放電法測試；

c)真空壓力浸漬后的雙餅間絕緣的直流耐壓、工頻交流耐壓、帕邢測試；

d)表面目視檢查及截面光學(xué)顯微檢查；

e)雙餅制造用絕緣填充塊的彈性模量、泊松比、熱脹系數(shù)測試。

7雙餅制造階段測試

測試包括：

a)真空壓力浸漬前的匝間絕緣電容放電法測試；

b)真空壓力浸漬后的匝間絕緣電容放電法測試；

c)真空壓力浸漬后的雙餅間絕緣的直流耐壓、工頻交流耐壓。

8線圈模擬樣件測試

測試包括：

a)雙餅間絕緣的直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電測試；

b)對地絕緣的直流耐壓、工頻交流耐壓、工頻交流局部放電測試。

c)表面目視檢查及截面光學(xué)顯微檢查。

9線圈附件模擬樣件測試

9.1高壓引線模擬樣件測試

測試包括：