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【中国科学报】科学家研制出世界最高磁场超导磁体

2019-12-09 中国科学报
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正在实验室测试的高磁场全超导磁体(位于液氮罐体中)中科院电工所供图

  12月6日,《中国科学报》记者从中国科学院电工研究所获悉,该所研究员、中国科学院院士王秋良团队采用自主研发的高温内插磁体技术,研制出了中心磁场高达32.35特斯拉(T)的全超导磁体。该磁体打破了2017年12月由美国国家强磁场实验室创造的32.0T超导磁体的世界纪录,标志着我国高场内插磁体技术已经达到世界领先水平。

  据介绍,低温超导磁体产生的磁场强度上限为23.0T左右。该团队采用高低温混合超导磁体的方式建造磁体,即在低温超导磁体的同轴结构内部插入高温超导磁体,利用高温超导带材抗拉伸强度高、高磁场下载流密度大的优点,产生了23.0T以上的中心磁场。

  目前,高温内插磁体普遍采用稀土钡铜氧(REBCO)带材,但层状结构的REBCO带材存在层间结合力弱、在极高磁场条件下易被巨大的电磁应力拉扯分层的问题,严重制约磁体运行的稳定性。如何在设计理论和关键工艺上实现突破成为解决这一问题的关键。

  此次研究团队在建立完善高场内插磁体电磁—机械设计理论与方法的基础上,设计并建造了全新的超导线圈和支撑结构,提高了线圈的整体工程电流密度和局部安全裕度,并采用轴向弹性支撑结构和绑扎装置,提高了超导接头抵抗局部拉应力集中的能力。通过这些改进措施,极高场内插磁体的电磁安全裕度和应力安全裕度都得到大幅提高。

  (原载于《中国科学报》 2019-12-09 第1版 要闻)
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