DE69505462T2 - Superleitende Anordnung und Verfahren zum Betrieb dieser superleitenden Anordnung - Google Patents

Superleitende Anordnung und Verfahren zum Betrieb dieser superleitenden Anordnung

Info

Publication number
DE69505462T2
DE69505462T2 DE69505462T DE69505462T DE69505462T2 DE 69505462 T2 DE69505462 T2 DE 69505462T2 DE 69505462 T DE69505462 T DE 69505462T DE 69505462 T DE69505462 T DE 69505462T DE 69505462 T2 DE69505462 T2 DE 69505462T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
emergency
gas
gas outlet
cryostat
outlet nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69505462T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69505462D1 (de
Inventor
Naoki Naka-Gun Ibaraki-Ken Maki
Ryukichi Hitachiota-Shi Takahashi
Hiroshi Hitachi-Shi Tomeoku
Toshiharu Asaka-Shi Tominaka
Kiyoshi Mito-Shi Yamaguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE69505462D1 publication Critical patent/DE69505462D1/de
Publication of DE69505462T2 publication Critical patent/DE69505462T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00Superconducting magnets; Superconducting coils
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/001Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for superconducting apparatus, e.g. coils, lines, machines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine supraleitende Vorrichtung und ein Verfahren zu ihrem Betrieb oder insbesondere eine supraleitende Vorrichtung mit einem Not-Gasauslaßstutzen zum als Notmaßnahme erfolgenden Abführen des in einem Cryostat im Moment des Quenchens gebildeten Gases.
  • Wenn eine supraleitende Vorrichtung in der Art einer Vorrichtung mit einem supraleitenden Magnet betrieben wird, kann der supraleitende Magnet selbst durch die darin gespeicherte elektromagnetische Energie im Moment des Übergangs in den normal leitenden Zustand, d. h. während des Quenchens, durchbrennen.
  • Im allgemeinen ist zum Vermeiden dieses Durchbrennens ein Energieverbraucher, d. h. ein Schutzwiderstand (oder eine Schutzdiode), parallel zum supraleitenden Magnet geschaltet, so daß die im supraleitenden Magnet gespeicherte Energie im Widerstand als Wärme verbraucht wird, und das im Cryostat gebildete Gas wird gleichzeitig als Notmaßnahme durch einen am Cryostat befestigten Not-Gasauslaßstutzen aus diesem abgeführt.
  • In Fig. 11 ist die allgemeine Konfiguration einer Vorrichtung mit einem supraleitenden Magnet bei der allgemeinen Verwendung dargestellt. Diese Vorrichtung mit einem supraleitenden Magnet weist einen Cryostat 1 auf, in dem ein Kühlmittel mit einer sehr tiefen Temperatur, d. h. flüssiges Helium 7, luftdicht aufgenommen ist, und sie weist weiterhin einen darin installierten supraleitenden Magnet 2 auf.
  • Der supraleitende Magnet 2 ist über eine Zuführungsleitung 3 an eine Leistungsversorgung 4 angeschlossen. Ein Trenner 5 und ein Schutzwiderstand 6 sind zwischen die Leistungsversorgung 4 und den supraleitenden Magnet 2 eingefügt. Der supraleitende Magnet 2 im Cryostat 1 wird durch das Kühlmittel flüssiges Helium 7 gekühlt, um einen zufriedenstellenden Wärmeaustausch zu gewährleisten.
  • Eine Strahlungsabschirmplatte 10 ist in dem Raum zwischen der Oberfläche des flüssigen Heliums im Cryostat und dem Flansch 9 oberhalb des Cryostats befestigt, um ein Durchdringen von Wärme durch Strahlung und Konvektion von der Seite des oberen Flansches 9 her zu verhindern. Weiterhin sind am oberen Flansch 9 eine Wiedergewinnungsöffnung 11 zum Wiedergewinnen des verdampften Heliumgases bei einem Gleichgewichtsbetrieb und ein Not-Gasauslaßstutzen 12 zum Abgeben einer großen Menge verdampften Heliumgases im Moment des Quenchens des supraleitenden Magnets 2 befestigt.
  • Der mit der Bezugszahl 13 bezeichnete auf dem Weg zum Not-Gasauslaßstutzen 12 befestigte Bestandteil ist ein Notventil (Sicherheitsventil), das so aufgebaut ist, daß es sich bei einem Notfall öffnet (im Moment des Quenchens). Wenngleich in der betrachteten Zeichnung dargestellt ist, daß eine Entlüftungsöffnung 14 des Not-Gasauslaßstutzens dafür ausgelegt ist, sich in der Nähe des Cryostats zu öffnen, ist die Entlüftungsöffnung 14 normalerweise so befestigt, daß das Gas in einer Entfernung von mehr als zehn bis zu einigen zehn Metern nach außen hin abgeführt wird.
  • Bei einer in der oben beschriebenen Weise aufgebauten Vorrichtung mit einem supraleitenden Magnet sei der Betrieb einer Magnetvorrichtung mit einem zentral erzeugten Magnetfeld von 6 T, einer Außenabmessung von 1,5 m und einer Höhe von etwa 1 m angenommen. Der Cryostat hat einen Innendurchmesser von etwa 2 m und eine Höhe von etwa 4 m, und es sind darin etwa 5 Kubikmeter flüssiges Helium gespeichert.
  • Helium verdampft natürlich unter Gleichgewichts-Betriebsbedingungen. Die Menge des unter Gleichgewichts-Betriebsbedingungen verdampften Heliums ist jedoch bei der supraleitenden Magnetvorrichtung der obenerwähnten Kapazität nicht sehr groß, und es wird davon ausgegangen, daß sie hinsichtlich des flüssigen Heliums etwa 100 Liter pro Stunde beträgt. Die Verdampfungsmenge beträgt hinsichtlich des Gases etwa 80000 Liter pro Stunde. Ein solcher Betrag kann in ausreichendem Maße durch den Not-Gasauslaßstutzen 12 mit einem Durchmesser von etwa 10 cm wiedergewonnen werden.
  • In der Zusammenfassung des japanischen Patents JP 2 203 573, wo eine supraleitende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer supraleitenden Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4 beschrieben sind, ist ein Cryostat offenbart, bei dem die Konvektion eines Fluidgases mit einer sehr tiefen Temperatur durch Einfügen eines Leiters verhindert ist, indem ein einem supraleitenden Magnet Strom zuführender Leiter in einen Notauslaßstutzen eingeführt ist, wobei das Eindringen von Wärme in ein Fluidgefäß mit einer sehr tiefen Temperatur verringert ist.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine supraleitende Vorrichtung vorzusehen, bei der durch Einführen einer einfachen Einrichtung in die supraleitende Vorrichtung selbst dann, wenn durch das Quenchen eine große Menge kalten Heliumgases gebildet wird, verhindert werden kann, daß ein Notauslaßstutzen in Schwingungen versetzt und verformt wird.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betrieb der vorhergehend erwähnten supraleitenden Einrichtung vorzusehen.
  • Gemäß einer ersten Erscheinungsform sieht die vorliegende Erfindung folgendes vor: eine supraleitende Vorrichtung mit einem supraleitenden Magnet, der in einem Cryostat enthalten ist und in einem Kühlmittel mit sehr tiefer Temperatur betrieben wird, einem an den Cryostat angeschlossenen Not-Gasauslaßstutzen zum Abführen des sich im Moment des Quenchens im Cryostat bildenden Gases an die Umgebung sowie einem Notventil, das so ausgelegt ist, daß es im Moment des Quenchens öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Notventil auf dem Weg zu dem Not-Gasauslaßstutzen angeordnet ist und in dem Not-Gasauslaßstutzen eine Gas-Heizeinheit zum Erwärmen des Gases angeordnet ist.
  • Gemäß einer zweiten Erscheinungsform sieht die vorliegende Erfindung folgendes vor: ein Verfahren zum Betrieb einer supraleitenden Vorrichtung, die einen supraleitenden Magnet, der in einem Cryostat enthalten ist und in einem Kühlmittel mit sehr tiefer Temperatur betrieben wird, einen an den Cryostat angeschlossenen Not-Gasauslaßstutzen zum Abführen des sich in dem Cryostat im Moment des Quenchens bildenden Gases an die Umgebung sowie ein Notventil aufweist, das so ausgelegt ist, daß es sich im Moment des Quenchens öffnet, wobei das im Cryostat gebildete Gas durch Öffnen des Notventils im Moment des Quenchens durch den Not-Gasauslaßstutzen an die Umgebung abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Notventil auf dem Weg zu dem Not-Gasauslaßstutzen angeordnet ist und daß das an die Umgebung abgeleitete Gas im Moment des Quenchens durch eine Gas-Heizeinheit erwärmt wird, die in dem Gasauslaßstutzen zum Erwärmen des an die Umgebung abgeleiteten Gases vorgesehen ist.
  • Bei einer in der oben beschriebenen Weise aufgebauten Vorrichtung mit einem supraleitenden Magnet wird selbst in einem Notfall, d. h. im Moment des Quenchens, der größere Teil der im Magnet gespeicherten Energie als Wärme durch einen Widerstand verbraucht, und die große Menge durch die restliche Energie verdampften Heliumgases wird durch ein Notventil und einen Not-Gasauslaßstutzen nach außen abgeleitet. Hierdurch wird das Problem des Durchbrennens des supraleitenden Magnets beseitigt. Sobald der supraleitende Magnet jedoch gequencht ist, werden, abhängig vom Grad der Energierückgewinnung durch den Schutzwiderstand, sofort 2 bis 3 Kubikmeter flüssigen Heliums verdampft, und es tritt während des kurzen Zeitraums einiger Sekunden bis einiger Minuten eine große Menge kalten Heliumgases durch das Notventil und den Not-Gasauslaßstutzen. Das Notventil und der Not-Gasauslaßstutzen werden auf diese Weise abrupt thermisch zusammengezogen. Daher können das Notventil und der Not-Gasauslaßstutzen verformt oder infolge der Verformung in Schwingungen versetzt werden oder ein lautes Geräusch abgeben.
  • Weiterhin wird durch den Wassergehalt der Luft an den äußeren Umfangsteilen des kalten Not-Gasauslaßstutzens Tau gebildet, was häufig dazu führt, daß Wasser vom Not- Auslaßstutzensystem tropft. Hierdurch können die unterhalb des Stutzensystems installierten Geräte beschädigt werden. Es ist wahrscheinlich, daß ein erheblicher Zeit- und Arbeitsaufwand für die gegen diese Unannehmlichkeiten ergriffenen Schutzmaßnahmen erforderlich sind.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorhergehend erwähnten Tatsachen entwickelt, und deren Aufgabe besteht darin, eine supraleitende Vorrichtung dieser Art sowie ein. Verfahren zu deren Betrieb vorzusehen, wobei selbst dann, wenn im Moment des Quenchens eine große Menge kalten Heliumgases gebildet wird, eine Verformung oder Schwingungen des Notauslaßstutzens verhindert werden, ohne daß eine besonders robuste Konstruktion des Notauslaßstutzens oder eine besonders sperrige Vorrichtung verwendet würde oder ohne daß eine besondere Energie erforderlich wäre.
  • Mit anderen Worten wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Gas-Heizeinheit zum Erwärmen des in einem Notfall abgegebenen Gases im oder am Not-Gasauslaßstutzen vorgesehen, um dadurch die vorgegebene Aufgabe zu lösen. Weiterhin wird ein Widerstand zum Verbrauchen der in einem supraleitenden Magnet gespeicherten Energie im Moment des Quenchens verwendet. Auf diese Weise wird die vorgegebene Aufgabe gelöst, ohne die Größe der supraleitenden Vorrichtung zu erhöhen oder ohne daß eine besondere Energiequelle erforderlich wäre.
  • Insbesondere wird bei einer wie oben beschrieben aufgebauten Vorrichtung mit einem supraleitenden Magnet selbst dann, wenn im Moment des Quenchens eine große Menge des kalten Gases gebildet wird, das abgegebene Gas erwärmt, so daß die thermische Kontraktion des Notventils oder des Not-Gasauslaßstutzens infolge des abgegebenen Gases nicht sehr abrupt ist. Mit anderen Worten ist die thermische Verformung des Notventils und des Not-Gasauslaßstutzens gering, was zu verringerten Schwingungen infolge der Verformung führt.
  • Die obenerwähnte Wirkung kann weiter durch Anordnen eines Schutzwiderstands als Heizeinheit innerhalb des Auslaßstutzens erreicht werden, ohne die Größe der supraleitenden Vorrichtung zu erhöhen oder ohne daß eine besondere Energiequelle erforderlich wäre.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Gas-Heizeinheit zum Erwärmen des in einem Notfall abgegebenen Gases im oder am Not-Gasauslaßstutzen vorgesehen. Selbst dann, wenn im Moment des Quenchens eine große Menge des kalten abgegebenen Gases gebildet wird, wird das Gas daher so erwärmt, daß eine schnelle thermische Kontraktion, d. h. eine thermische Verformung des Notventils oder des Not- Gasauslaßstutzens, so gering ist, daß es nicht erforderlich ist, einen besonders aufgebauten robusten Notauslaßstutzen oder eine besonders sperrige Vorrichtung zu verwenden. Weiterhin kann eine supraleitende Vorrichtung dieser Klasse erhalten werden, die von speziellen Energieanforderungen frei ist und bei der keine Verformung oder Schwingungen des Notauslaßstutzens auftreten.
  • Fig. 1 ist ein Längsschnitt einer supraleitenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • Fig. 2 ist ein Längsschnitt einer supraleitenden Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
  • Fig. 3 ist ein Längsschnitt einer supraleitenden Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • Fig. 4 ist ein Längsschnitt einer supraleitenden Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
  • Fig. 5 ist ein Längsschnitt einer Heizeinheit, die zusammen mit einer supraleitenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
  • Fig. 6 ist eine Ansicht eines entlang einer Linie B-B in Fig. 5 vorgenommenen Schnitts;
  • Fig. 7 ist ein Längsschnitt einer zusammen mit einer supraleitenden Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung verwendeten Heizeinheit;
  • Fig. 8 ist eine Ansicht eines entlang einer Linie C-C in Fig. 7 vorgenommenen Schnitts;
  • Fig. 9 ist ein Längsschnitt einer zusammen mit einer supraleitenden Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung verwendeten Heizeinheit;
  • Fig. 10 ist eine Ansicht eines entlang einer Linie D-D in Fig. 9 vorgenommenen Schnitts; und
  • Fig. 11 ist ein Längsschnitt einer herkömmlichen supraleitenden Vorrichtung.
  • Die vorliegende Erfindung wird weiter unten mit Bezug auf die dargestellten Ausführungsformen detailliert erklärt. Fig. 1 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der allgemeinen Konfiguration einer Vorrichtung mit einem supraleitenden Magnet gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Bestandteile oder Einrichtungen, die mit den in Fig. 11 dargestellten aus dem Stand der Technik identisch sind, sind in Fig. 1 jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht detailliert beschrieben. Der Unterschied dieser Ausführungsform gegenüber den herkömmlichen Vorrichtungen besteht darin, daß eine Heizeinheit 60 oder ein vergleichbarer Heizer an einem tiefer liegenden Punkt als ein Notventil 13, d. h. in der Nähe eines Cryostats, in einem Not-Gasauslaßstutzen 12 angeordnet ist.
  • In diesem Fall wird eine durch elektrische Leistung aktivierte Wärmequelle, wie ein Schutzwiderstand 6, als die Heizeinheit 60 verwendet. Eine solche Einheit steht in Kontakt mit einer Not-Gasauslaßströmung. Weiterhin ist dieser Schutzwiderstand 6 über ein Stromanschlußstück 17, das vom Not-Gasauslaßstutzen 12 elektrisch isoliert ist, an eine Leistungszuführung 3 angeschlossen. Weiterhin ist ein Zuführungsdraht 18 vorgesehen.
  • Unter normalen Betriebsbedingungen ist bei dieser Konfiguration ein Trenner 5 geschlossen, und der supraleitende Magnet 2 wird durch die Leistungsversorgung 4 erregt. Wenn des Quenchen aus irgendwelchen Gründen auftritt, wird dies erfaßt, und der Trenner 5 wird geöffnet. Der Strom, der bisher im supraleitenden Magnet geflossen ist, wird zum Schutzwiderstand 6 umgeleitet und erwärmt diesen. Der supraleitende Magnet 2 beginnt auch selbst durch einen durch das Quenchen erzeugten Innenwiderstand r Wärme zu erzeugen. Diese Wärme bewirkt, daß das Kühlmittel flüssiges Helium 7 schnell verdampft, wodurch der Innendruck des Cryostats 1 erhöht wird.
  • Wenn bei dem Vorgang der Innendruck des Cryostats einen bestimmten eingestellten Druckwert übersteigt, öffnet sich das Notventil 13, und das verdampfte Gas des Kühlmittels wird über den Not-Gasauslaßstutzen 12 aus einer Entlüftungsöffnung 14 nach außen hin abgegeben.
  • Das verdampfte Gas des Kühlmittels entnimmt dem Schutzwiderstand 6 Wärme, so daß das bisher kalte Heliumgas bis etwa zur Raumtemperatur erheblich erwärmt wird und über den Not-Gasauslaßstutzen 12 aus der Entlüftungsöffnung 14 nach außen abgegeben wird. Nach dem in dieser Weise geschehenden Quenchen wird das verdampfte Gas des Kühlmittels durch den Schutzwiderstand 6 erwärmt. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich der Not-Gasauslaßstutzen 12 verformt, was andernfalls durch das schnelle Abkühlen bewirkt werden könnte. Der Not-Gasauslaßstutzen oder dessen Stützelemente brauchen daher nicht besonders robust aufgebaut zu sein. Weiterhin ist die Arbeit zum Legen des Not-Gasauslaßstutzens erleichtert, während es gleichzeitig ermöglicht ist, die oben beschriebenen negativen Wirkungen zu vermeiden.
  • Bei der vorhergehend gegebenen Erklärung ist eine Heizeinheit auf der zum Cryostat hingewandten Seite des Notventils 13 im Auslaßstutzen angeordnet (wobei diese Anordnung natürlich im Hinblick auf das Verhindern einer thermischen Kontraktion des Notventils 13 vorteilhafter ist). Trotz dieser Erklärung ist die Heizeinheit nicht notwendigerweise so aufgebaut. Statt dessen kann das Notventil 13 natürlich selbst so aufgebaut sein, daß es als Heizeinheit wirkt, oder die Heizeinheit (60) kann, wie in Fig. 2 dargestellt ist, im Not-Gasauslaßstutzen 12 auf der Atmosphärenseite des Notventils 13 aufwärtsgerichtet installiert sein.
  • Falls weiterhin ein Schutzwiderstand oder eine Schutzdiode als eine Heizeinheit verwendet wird, geschieht das Erwärmen des Schutzwiderstands oder der Schutzdiode fallweise gleichzeitig mit dem Verdampfen des flüssigen Heliums im Moment des Quenchens des supraleitenden Magnets. Die Rate, mit der durch den Schutzwiderstand oder die Schutzdiode im Moment des Quenchens Energie aus dem supraleitenden Magnet zurückgewonnen wird (wobei das Verhältnis zwischen der durch den Schutzwiderstand aus dem supraleitenden Magnet zurückgewonnenen Energie und der restlichen Energie in Prozent ausgedrückt wird), beträgt, abhängig von der Größe der betroffenen Vorrichtung, mit einem supraleitenden Magnet bestenfalls 90%, und sie liegt normalerweise zwischen 50 und 60%.
  • Dies weist darauf hin, daß die im supraleitenden Magnet verbleibende Energie, die nicht zurückgewonnen wird und zum Verdampfen des flüssigen Heliums im Moment des Quenchens verbraucht wird, im wesentlichen der Energie gleicht, die vom Schutzwiderstand zurückgewonnen wird und die Temperatur des verdampften kalten Heliumgases bis etwa auf die Raumtemperatur erhöht. Da diese beiden Ereignisse im wesentlichen gleichzeitig auftreten, kann die thermische Energie des Schutzwiderstands in ausreichendem Maße zum Erhöhen der Temperatur des verdampften Heliumgases verwendet werden.
  • Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung mit einem supraleitenden Magnet gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Die mit 1 bis 14 bezeichneten Bestandteile dieser Ausführungsform sind mit den entsprechenden Teilen der obenerwähnten Ausführungsform identisch und werden nicht beschrieben. Ein parallel zu einer Spule geschalteter Schutzwiderstand 6 wird als eine Heizeinheit verwendet. In diesem Fall ist diese Heizeinheit jedoch so ausgelegt, daß ein aus Metall bestehender Längsabschnitt des Not-Gasauslaßstutzens 12 mittels eines elektrisch isolierenden Elements 21 elektrisch isoliert ist, wodurch eine rohrförmige Heizeinheit gebildet ist.
  • Die rohrförmige Heizeinheit 60 weist daran befestigte Elektroden 20 auf und ist an Leistungszuführungen 3 angeschlossen. In diesem Fall werden der Widerstandswert des Schutzwiderstands und der erforderliche Innendurchmesser des Not-Gasauslaßstutzens entsprechend dem verwendeten Metalltyp durch Einstellen der Dicke und der Länge des Auslaßstutzens optimal bestimmt.
  • Das Arbeitsprinzip und die Wirkungen dieser Ausführungsform ähneln denen der vorhergehend erwähnten Ausführungsform. Bei der betrachteten Konfiguration ist jedoch im Notgasdurchlaß kein spezielles Gerät erforderlich, was die Vorteile mit sich bringt, daß weniger Bestandteile erforderlich sind und ein geringerer Gasströmungswiderstand auftritt.
  • Auch in diesem Fall kann die rohrförmige Heizeinheit 60 auf der Atmosphärenseite des Not-Gasauslaßstutzens 12 oberhalb des Notventils 13 angeordnet sein, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Wenngleich vorhergehend erklärt wurde, daß ein Längsabschnitt des Not- Gasauslaßstutzens 12 als Heizeinheit ausgebildet ist, kann der ganze Not-Gasauslaßstutzen 12 weiterhin alternativ mit der gleichen Wirkung so ausgebildet sein. Des weiteren kann der Not-Auslaßstutzen 12 aus Keramik oder einem anderen elektrisch isolierenden Material aufgebaut sein.
  • Die Fig. 5 und 6 sind Diagramme zur Darstellung einer teilweise vergrößerten Ansicht eines rohrförmigen Schutzwiderstands 6 gemäß der obenerwähnten Ausführungs form. Bei der Ausführungsform sind mehrere innere Rippen 23 auf der Innenfläche des rohrförmigen Schutzwiderstands 6 und mehrere äußere Rippen 22 auf der Außenfläche von diesem vorgesehen.
  • Die äußeren Rippen 22 tragen zu einer verbesserten Energierückgewinnungsrate durch den Schutzwiderstand bei und verhindern, daß der rohrförmige Schutzwiderstand 6 überhitzt wird, wenn nur eine geringe Menge des Heliumgases verdampft wird. Diese Rippen beschleunigen die Abstrahlung von Wärme in den umgebenden Raum. Die inneren Rippen 23 sind vorgesehen, um den Wärmeaustausch zwischen dem rohrförmigen Schutzwiderstand 6 und dem verdampften Heliumgas zu verbessern. Nach Bedarf sind entweder die äußeren Rippen 22 oder die inneren Rippen 23 oder beide vorgesehen.
  • In Fig. 7 und 8 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der eine Schutzdiode 8 auf jeder der inneren Rippen 23 des Not-Gasauslaßstutzens 12 befestigt ist. Eine Schutzdiode 8 ist auf jeder der inneren Rippen 23 befestigt, die im Not-Gasauslaßstutzen 12 installiert sind. Eine elektrische Verbindung zur Schutzdiode 8 ist über eine Elektrode 24 hergestellt, die von dem Not-Gasauslaßstutzen 12 elektrisch isoliert ist.
  • Die Fig. 9 und 10 sind Diagramme zur Darstellung einer Ausführungsform, bei der eine Schutzdiode 8 direkt auf einem Not-Auslaßstutzen 12 befestigt ist, so daß die von der Schutzdiode 8 erzeugte Wärme direkt zur Wand des Not-Gasauslaßstutzens 12 übertragen wird. Der Aufbau dieser Ausführungsform ist einfacher als derjenige der Ausführungsform aus Fig. 7, und es treten ein niedrigerer Widerstand in der Notgasströmung und verringerte Installationskosten auf.
  • Bei einer wie oben beschrieben aufgebauten Vorrichtung mit einem supraleitenden Magnet erwärmt ein Schutzwiderstand oder eine Schutzdiode das im Moment des Quenchens erzeugte kalte verdampfte Gas des Kühlmittels, wodurch die Kosten verringert werden, die ansonsten für die verschiedenen Arbeitsgänge erforderlich sein könnten, um die nachteiligen Wirkungen der Verformung oder von Geräuschen zu verhindern, die mit der thermischen Kontraktion des Stutzensystems infolge der schnellen Strömung des kalten verdampften Gases oder der durch den am Stutzensystem gebildeten Tau hervorgerufenen Wassertropfen einhergehen. Weiterhin sind die Einschränkungen beseitigt, die durch die erforderlichen Arbeiten bisher für den Ort vorgeschrieben wurden.
  • Weiterhin bietet die Verwendung des als Schutzwiderstand elektrisch isolierten Not- Gasauslaßstutzens nicht nur die obenerwähnten Vorteile, sondern es wird dadurch auch die Notwendigkeit eines Schutzwiderstands beseitigt, der andernfalls möglicherweise als ein getrenntes Teil hergestellt werden müßte. Weiterhin tragen die Wirkungen der Ausführungsform bei einer Vorrichtung mit einem supraleitenden Magnet, deren Gewicht verrin gert sein muß, zu einer verringerten Größe und einem verringerten Gewicht bei, wodurch eines der wichtigen Merkmale einer solchen Vorrichtung gebildet ist.
  • Weiterhin sei bemerkt, daß die Größe der ganzen Vorrichtung angesichts dessen, daß der Not-Gasauslaßstutzen, der außer bei einem Notfall unnötigen Raum belegte, einen Ort zur Installation eines Schutzwiderstands oder einer Schutzdiode bietet, verringert ist. Weiterhin wird dadurch, daß es möglich ist, einen Schutzwiderstand oder etwas Ähnliches in der Nähe der Leistungszuführung oberhalb des Cryostats zu befestigen, an der Länge der elektrischen Verdrahtung gespart. Der kleinere Teil an Induktivitätsbestandteilen der elektrischen Verdrahtung ist für einen Schutzwiderstand oder eine Schutzdiode, wobei die Stromabschwächung in einem Notfall beschleunigt ist, sehr vorteilhaft.

Claims (5)

1. Supraleitende Vorrichtung mit einem supraleitenden Magnet (2), der in einem Cryostat (1) enthalten ist und in einem Kühlmittel mit sehr tiefer Temperatur betrieben wird, einem an den Cryostat (1) angeschlossenen Not-Gasauslaßstutzen (12) zum Abführen des Gases, das sich in dem Cryostat (1) im Moment des Quenchens bildet, an die Umgebung sowie einem Notventil (13), das so ausgelegt ist, daß es im Moment des Quenchens öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Notventil (13) auf dem Weg zu dem Not-Gasauslaßstutzen (12) und in dem Not-Gasauslaßstutzen (12) eine Gas-Heizeinheit (60) zum Erwärmen des Gases angeordnet ist.
2. Supraleitende Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinheit (60) einen Schutzwiderstand (6) oder eine Schutzdiode (8) aufweist, der bzw. die zur Aufnahme der in dem supraleitenden Magnet gespeicherten Energie im Moment des Quenchens mit dem supraleitenden Magnet verbunden ist und mit dem Gas in dem Not- Gasauslaßstutzen (12) in Berührung steht.
3. Supraleitende Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Gasauslaßstutzens (12) von anderen Teilen des Stutzens elektrisch isoliert ist und als Schutzwiderstand (6) zum Schutz des supraleitenden Magnets (2) und zum Erwärmen des Gases dient.
4. Verfahren zum Betrieb einer supraleitenden Vorrichtung, die einen supraleitenden Magnet (2), der in einem Cryostat (1) enthalten ist und in einem Kühlmittel mit sehr tiefer Temperatur betrieben wird, einen an den Cryostat (1) angeschlossenen Not-Gasauslaßstutzen (12) zum Abführen des Gases, das sich in dem Cryostat (1) im Moment des Quenchens bildet, an die Umgebung sowie ein Notventil (13) aufweist, das so ausgelegt ist, daß es im Moment des Quenchens öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Notventil (13) auf dem Weg zu dem Not-Gasauslaßstutzen (12) und in dem Not-Gasauslaßstutzen (12) eine Gas- Heizeinheit (60) zum Erwärmen des Gases angeordnet ist und das an die Umgebung abgeleitete Gas im Moment des Quenchens durch eine Gas-Heizeinheit (60) erwärmt wird, die in dem Gasauslaßstutzen (12) zum Erwärmen des an die Umgebung abgeleiteten Gases vorgesehen ist.
5. Verfahren zum Betrieb einer supraleitenden Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Heizeinheit (60) gleichzeitig mit dem Öffnen des Notventils (13) betrieben wird, so daß das erwärmte Gas an die Umgebung abgeleitet wird.
DE69505462T 1994-07-04 1995-07-03 Superleitende Anordnung und Verfahren zum Betrieb dieser superleitenden Anordnung Expired - Fee Related DE69505462T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6152050A JP3045638B2 (ja) 1994-07-04 1994-07-04 超電導装置及びその運転方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69505462D1 DE69505462D1 (de) 1998-11-26
DE69505462T2 true DE69505462T2 (de) 1999-06-24

Family

ID=15531957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69505462T Expired - Fee Related DE69505462T2 (de) 1994-07-04 1995-07-03 Superleitende Anordnung und Verfahren zum Betrieb dieser superleitenden Anordnung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5598710A (de)
EP (1) EP0691722B1 (de)
JP (1) JP3045638B2 (de)
DE (1) DE69505462T2 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10251449B4 (de) * 2001-11-21 2004-12-30 Siemens Ag Kryostat
JP2005310811A (ja) * 2004-04-16 2005-11-04 Hitachi Ltd 超伝導磁石装置
GB0503530D0 (en) * 2005-02-21 2005-03-30 Siemens Magnet Technology Ltd Quenchline exit plenum
WO2010143603A1 (ja) * 2009-06-11 2010-12-16 株式会社 日立メディコ 磁気共鳴イメージング装置の調整方法および超電導磁石励磁用ドック
GB2471325B (en) * 2009-06-26 2011-05-18 Siemens Magnet Technology Ltd Quench energy dissipation for superconducting magnets
US8590755B2 (en) 2009-12-23 2013-11-26 Summit Packaging Systems, Inc. Pressure regulated flow valve with gas-piston
KR101247263B1 (ko) * 2011-11-14 2013-03-25 삼성전자주식회사 탈부착형 전류 도입선 유닛 및 이를 채용한 초전도 자석 장치
KR101928359B1 (ko) * 2012-09-11 2018-12-12 삼성전자주식회사 전도성 물질을 이용하여 전기적 손실을 처리하는 공진 장치 및 그 제조 방법
WO2021005749A1 (ja) * 2019-07-10 2021-01-14 三菱電機株式会社 超電導マグネット

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3711744A (en) * 1972-06-01 1973-01-16 Atomic Energy Commission Passive energy dump for superconducting coil protection
US3965689A (en) * 1974-07-18 1976-06-29 University Engineers, Inc. Venting of cryogenic storage tanks
JPS62244110A (ja) * 1986-04-16 1987-10-24 Toshiba Corp 超電導コイル装置
JPH02203573A (ja) * 1989-02-01 1990-08-13 Sumitomo Heavy Ind Ltd クライオスタット
JPH04105307A (ja) * 1990-08-24 1992-04-07 Mitsubishi Electric Corp 超電導マグネット装置
DE4106135A1 (de) * 1991-02-27 1992-09-03 Spectrospin Ag Kryomagnetsystem mit stoerungsminimiertem low-loss-heliumkryostat
US5117640A (en) * 1991-04-01 1992-06-02 General Electric Company System for venting cryogen from a cryostat
US5291739A (en) * 1992-06-29 1994-03-08 General Electric Company Adjustable alignment for cryogen venting system for superconducting magnet
GB2274155B (en) * 1993-01-08 1996-11-27 Jeremy Andrew Good Improvements in and relating to thermal protection for superconducting magnets

Also Published As

Publication number Publication date
EP0691722A1 (de) 1996-01-10
US5598710A (en) 1997-02-04
JP3045638B2 (ja) 2000-05-29
DE69505462D1 (de) 1998-11-26
EP0691722B1 (de) 1998-10-21
JPH0818112A (ja) 1996-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3633313C2 (de)
DE3887090T2 (de) Supraleitender strombegrenzender Apparat.
DE102005023060B4 (de) Gasentladungs-Strahlungsquelle, insbesondere für EUV-Strahlung
EP0142678A2 (de) Halbleiterventil
DE69505462T2 (de) Superleitende Anordnung und Verfahren zum Betrieb dieser superleitenden Anordnung
EP1667300B1 (de) Hochspannungsanlage und Hochleistungsschalter mit Kühlung
DE1903643A1 (de) Verfahren zum Kuehlen eines Verbrauchers,der aus einem teilweise stabilisierten Supraleitungsmagneten besteht
EP3727701B1 (de) Temperierte zentrifuge
DE3639760C2 (de)
EP0860918A1 (de) Überspannungsableiteinrichtung
EP2168409B1 (de) Vorrichtung zur erzeugung eines plasma-jets
EP0082409B1 (de) Thermisches Verfahren zum schnellen Überführen einer supraleitenden Wicklung vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE69308592T2 (de) Gasgekühlte durchführung in kryotanks für anwendungen bei supraleitern
WO2016156004A1 (de) Niederspannungs-schaltschrank mit verringertem risiko für das auftreten eines störlichtbogens
EP0014766B1 (de) Stromzuführungsvorrichtung für eine supraleitende Magnetspule
DE102007044634B4 (de) Hochtemperatur-Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle (HT-PEMFC) einschließlich Vorrichtungen zu deren Kühlung
EP4310867A1 (de) Lastbank
DE2730225A1 (de) Zuendeinrichtung fuer eine metalldampf-entladungsroehre
DE69104462T2 (de) Verfahren zur Kühlung einer Stromzuleitung für elektrische Anlagen mit sehr niedrigen Temperaturen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
WO1998045867A2 (de) Baugruppe zum schalten elektrischer leistungen
DE69624903T2 (de) Metalldampflaservorrichtung
DE2010967C3 (de) Kryostat
DE102016224064A1 (de) Elektrisches/Elektronisches Betriebsmittel, Verfahren zur Kühlung und Überwachung des Betriebsmittels sowie Sicherheitsschalteinrichtung
DE9213806U1 (de) (Kompakt-)Schaltstation für eine elektrische Schalteinrichtung
WO2020064410A1 (de) Stromrichter mit einem separaten innenraum

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee