초록 ▼

KSTAR 초전도자석에 대전류를 공급하기 위한 전류 전송시스템은 상전도 버스바에서 초전도자석까지 전류를 전송하는 장치로써 상전도 전류를 초전도 전류로 전환하는 전류인입선(current lead)과 전류인입선을 설치하기 위한 저온용기(current lead box) 그리고, 전류인입선에서 초전도자석까지 연결되는 초전도버스라인으로 구성되어있다. TF 자석에 35.2 kA의 전류를 공급하기 위해 총 4개의 전류인입선과 초전도버스라인을 제작 설치하였으며, PF 자석에 20 ~ 26 kA의 전류를 공급하기 위해 총 14개의 전류인입선과 22

KSTAR 초전도자석에 대전류를 공급하기 위한 전류 전송시스템은 상전도 버스바에서 초전도자석까지 전류를 전송하는 장치로써 상전도 전류를 초전도 전류로 전환하는 전류인입선(current lead)과 전류인입선을 설치하기 위한 저온용기(current lead box) 그리고, 전류인입선에서 초전도자석까지 연결되는 초전도버스라인으로 구성되어있다. TF 자석에 35.2 kA의 전류를 공급하기 위해 총 4개의 전류인입선과 초전도버스라인을 제작 설치하였으며, PF 자석에 20 ~ 26 kA의 전류를 공급하기 위해 총 14개의 전류인입선과 22개의 초전도버스라인을 제작 설치하였다.
In-cryostat 헬륨라인은 초전도자석과, 자석구조물 그리고 단열차폐체를 냉각하기위해 4.5 K의 초임계헬륨을 공급하기 위한 헬륨배관으로 각 구조물이 냉각되는데 필요한 냉매를 효과적으로 공급 회수 할 수 있도록 설계 제작 하였다.
● 초전도버스라인용 원형 CICC 제작
● 초전도버스라인용 전기접합부 개발 제작
● 초전도버스라인 절연체 개발
● 초전도버스라인 제작 설치
● 전류인입선 개발 및 시제품 성능시험
● 전류인입선 제작 설치
● 전류인입선 저온용기 제작 설치
● 전류인입시스템 진공배기계 제작 설치
● 전류인입선 헬륨냉매 제어계 제작 설치
● 헬륨라인용 전기절연체 개발 제작
● In-cryostat 헬륨라인 제작 설치
● 전류전송시스템 진공 시운전

Abstract ▼

Goal
● Development and fabrication of sc busline
● Development and fabrication of CLS
● Development and fabrication of in-cryostat helium line
Main R&D Issue
● Development and fabrication of sc busline
- Circular CICC for sc busline
- 15 kV electrical insulation process that sho

Goal
● Development and fabrication of sc busline
● Development and fabrication of CLS
● Development and fabrication of in-cryostat helium line
Main R&D Issue
● Development and fabrication of sc busline
- Circular CICC for sc busline
- 15 kV electrical insulation process that should be applied to the circular CICC
- Lap joint for the assembly of sc cable terminal
- Strand-to-strand(STS) joint for TF sc coil terminal
- TF inter-coil bus
- Busline for TF coil
- Busline for PF coil
● Development and fabrication of CLS
- PF current lead(CL)
- TF current lead
- Current lead box(CLB)
- Helium control system(HCS)
- Local I&C
- Vacuum pumping system(VPS)
● Development and fabrication of in-cryostat helium lin
- Axial electrical break(E/B) for helium line
- Support structure for helium line
- Helium line for TF magnet and the magnet structure
- Helium line for PF magnet and the magnet structure
- Helium line for sc busline
- Helium line for thermal shield

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...10
• CONTENTS...16
• 목차...22
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...28
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성...28
• 제 2 절 연구 범위...30
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...34
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과...40
• 제 1 절 원형 관내연선도체(CICC) 개발.제작...40
• 1. 서론...40
• 2. 원형 CICC 설계...42
• 가. Void fraction...42
• 나. Effective hydraulic diameter, Dh...44
• 다. Table of circular CICC parameter...45
• 3. 원형 CICC 제작...46
• 가. 케이블 제작...46
• 나. CICC 제작...48
• 4. CICC 절연공정 개발...58
• 가. 절연공정 개발의 목적...58
• 나. 작업 순서...58
• 다. 실험장비 및 재료...58
• 라. 작업 절차...61
• 마. 검사...68
• 제 2 절 초전도버스라인용 접합부(Lap Joint) 개발 제작...75
• 1. 서론...75
• 2. Lap Joint 공정 개발...75
• 가. 초전도버스라인 Lap joint 은도금 및 Soldering 작업...75
• 나. 저항측정...85
• 다. 결론...86
• 3. 초전도버스라인 Lap Joint 제작...87
• 가. Lap Joint 종류...87
• 나. 재료...90
• 다. 제작...91
• 라. 최종 품질 검사...96
• 제 3 절 TF Inter-coil Bus 개발 제작...99
• 1. 서론...99
• 2. 설계...99
• 가. 요구조건...99
• 나. 안정성 해석...100
• 다. 제작 설계...108
• 3. TF Inter-coil Bus 공정개발...109
• 가. 목적...109
• 나. 작업구성...109
• 다. STS Joint 시편 제작...111
• 라. CICC 및 부품...112
• 마. TF Inter-coil Bus 제작 및 Joint 설치...114
• 바. 결론...122
• 4. TF Inter-coil Bus 제작 설치...123
• 가. TF 자석 Terminal 선납...123
• 나. TF Inter-coil Bus 제작 및 설치 준비...137
• 다. Inter-coil bus 제작...142
• 라. Joint 연결...147
• 마. STS Joint Case 설치...151
• 바. Half Turn Bus 제작 및 설치...154
• 사. 결론...165
• 제 4 절 초전도버스라인 개발 제작...166
• 1. 서론...166
• 가. 초전도 버스라인 구성...166
• 나. CICC...168
• 다. Joint...168
• 2. 설계...174
• 가. TF 버스라인 설계...174
• 나. PF 버스라인 설계...178
• 3. TF 초전도버스라인...183
• 가. TF ICB 제작 및 설치...183
• 나. TF OCB 제작 및 설치...201
• 다. TF OCB 현장 설치...218
• 4. PF 초전도버스라인...227
• 가. PF ICB 제작 설치...227
• 나. PF OCB 제작 설치...237
• 다. PF CLB 내부 버스라인 제작 설치...261
• 제 5 절 Electrical Break(절연체)...268
• 1. 서론...268
• 2. 전기절연체의 요구사항...268
• 가. 구성...268
• 나. 요구조건...268
• 3. GFRP type AEB 시제품 제작 및 성능 시험...269
• 가. 제작...270
• 나. Test...275
• 다. 결과...278
• 라. 결론...282
• 4. Ceramic type AEB 시제품 제작 및 성능 시험...283
• 가. 시제품...283
• 나. 시제품 II...284
• 다. Connector 재료 특성 조사...288
• 라. 시제품 III...298
• 5. 설계...307
• 가. 기본 사양...307
• 나. 도면...307
• 다. 제작...311
• 라. 성능 시험...323
• 제 6 절 In-cryostat 헬륨라인...328
• 1. 서론...328
• 2. 연구 현황...330
• 가. 헬륨라인 입출구 Port 선정...330
• 나. 설계를 위한 요구조건 확정...334
• 다. 각 대상물의 헬륨 flow 확정...347
• 라. 헬륨라인 routing에 따른 구조해석...350
• 3. 설계...352
• 가. TF Coil & Structure 헬륨라인...352
• 나. PF Coil & Structure 헬륨라인...355
• 다. 버스 헬륨라인...359
• 라. 열차폐체 헬륨라인...360
• 4. 제작 및 설치...363
• 가. TF Coil & Structure 헬륨라인...363
• 나. PF Coil & Structure 헬륨라인...369
• 다. 버스 헬륨라인...378
• 라. 열차폐체 헬륨라인...379
• 5. Port Break...381
• 가. 설계...381
• 나. 제작 설치...382
• 다. 검사...383
• 6. 검사 및 시험...384
• 가. 조립 단계별 가압 및 누설 검사...384
• 나. 최종 누설검사...384
• 다. 헬륨가인 유량검사...384
• 제 7 절 전류인입선 개발...387
• 1. 서론...387
• 가. 개요...387
• 나. 국내외 연구개발 현황...390
• 다. 연구개발 내용...391
• 2. 열수력 해석...393
• 가. Steady State Analysis...395
• 나. Transient Effect Analysis...405
• 다. Low Current CL Test...409
• 3. 시작품 제작 및 성능평가...423
• 가. PF CL...423
• 나. TF CL...427
• 4. 설계...440
• 가. 개요...440
• 나. TF CL Alignment...441
• 다. 상전도버스바 조인트...455
• 라. Vacuum Isolation...456
• 마. Electrical Isolation...457
• 바. Heat Exchanger Part...457
• 사. Helium Vessel...458
• 아. Cold Terminal...459
• 자. SC Link...460
• 차. 히터...461
• 카. 조립지그...462
• 5. 제작...464
• 6. 결론...491
• 제 8 절 리드박스...492
• 1. 서론...492
• 가. 개요...492
• 나. 국내외 연구개발 현황...494
• 다. 연구개발 내용...496
• 2. 설계...497
• 가. 기본설계...497
• 나. 공학설계...531
• 3. 제작...546
• 가. 제작절차...546
• 나. Shop Test 절차...584
• 다. Site 총조립 절차...587
• 라. Routing DWG...590
• 마. 안전교육...593
• 바. 제작 및 설치...593
• 사. 검사 및 시험...594
• 4. 시험...596
• 가. 진공배기 시험...597
• 나. 액체질소 냉각시험...597
• 5. 결론...605
• 제 9 절 진공배기 시스템...606
• 1. 서론...606
• 가. 개요...606
• 나. 연구개발 내용...607
• 2. 설계...609
• 가. 시스템 구성...609
• 나. 요구조건...610
• 3. 시스템 구축...619
• 가. 시스템 구축 절차...619
• 나. 시스템 구축...631
• 4. 시험...646
• 가. 진공배기계 검사절차...646
• 나. 진공배기 및 누설검사 절차...648
• 다. 시험결과...651
• 5. 결론...653
• 제 10 절 헬륨냉매 제어시스템...654
• 1. 서론...654
• 가. 개요...654
• 나. 국내외 연구개발 내용...660
• 2. 설계...662
• 가. Helium Line...662
• 나. Control System...679
• 3. 시스템 구축...699
• 가. Helium Line...699
• 나. Control System...722
• 4. 시험...745
• 5. 결론...750
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...752
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...762
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...768
• 제 7 장 참고문헌...772