为国际热核聚变实验堆（ITER）的高温超导电流引线设计和测试一种高压温度传感器

《IEEE Transactions on Applied Superconductivity》：Design and Testing of a High-Voltage Temperature Transducer for ITER High-Temperature Superconducting Current Leads

高温超导电流母线（HTSCL）温度测量系统设计及测试研究。针对ITER装置PF磁体等高压（达29kV）环境，采用PT-100传感器构建高压温度变送器（HVTT），通过信号调理电路实现高精度（±0.5℃）测量，并完成KSTAR托卡马克PF电流母线的长期运行验证。

　　

摘要：

高温超导电流引线（HTSCL）在向ITER超导磁体提供大电流方面发挥着关键作用。为了测量由氦气冷却的HTSCL的温度，在HTS部分的温暖端和室温（RT）端子处安装了PT-100传感器。根据ITER磁体的类型，这些传感器会暴露在高电压环境中。例如，在多极场（PF）线圈的情况下，HTSCL上的电压在正常运行条件下可达到14 kV，在故障条件下可达到29 kV。由于ITER磁体与地面之间存在高电位差，因此必须仔细考虑HTSCL上安装的传感器的温度测量接口和模拟信号调理设计。本文介绍了专为HTSCL设计的温度测量系统——高压温度传感器（HVTT）的设计、制造和测试结果。基于ITER组织（IO）提供的技术规格，讨论了功能测试结果，如测量精度和高压测试。此外，还介绍了在韩国聚变能源研究所（KFE）的KSTAR托卡马克装置中对PF电流引线进行的长期运行测试。

引言

高温超导电流引线（HTSCL）是ITER超导磁体馈电系统中的关键组成部分[1]、[2]、[3]、[4]。这些ITER线圈包括环形场（TF）线圈、多极场（PF）线圈、中央螺线管（CS）线圈和校正线圈（CC），通过60根HTSCL总共输送2.6 MA的电流[5]。根据ITER系统的运行条件，HTSCL上会施加相当高的电压。在PF线圈的情况下，故障时HTSCL上的电压可达到29 kV；即使在正常运行期间，PF或CS HTSCL上的电压也可达到14 kV[5]。