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    我国科学家创造32.35特斯拉全球最高磁场超导磁体

    日期 2019-12-25   来源:工程与材料科学部   作者:关永刚  【 】   【打印】   【关闭

    图1. 32.35特斯拉超导磁体励磁曲线(低温超导磁体贡献15特斯拉,高温超导磁体贡献17.35特斯拉)

    图2. 世界强磁场排名

    图3. 中科院电工所王秋良团队研制的超导磁体

      在国家自然科学基金项目(批准号: 51477167 ,51777205)等资助下,中国科学院电工所王秋良团队成功研制出中心磁场高达32.35特斯拉(T)的全超导磁体,这是最高磁场超导磁体的新世界纪录,打破了此前由美国高场实验室于2017年12月创造的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,为我国高精尖强磁装备技术的发展奠定了坚实的基础。

      高磁场超导磁体技术作为大科学设施、国防装备、高精尖科学仪器、健康医疗、特种电工及能源交通等领域的核心技术,其研制涉及多学科和多技术的高度融合,设计与制造存在诸多的技术难题。王秋良团队长期致力于高场高温超导内插磁体技术研究。先后研制成功24.0T、25.7T和27.2T全超导磁体,使我国成为世界上第二个能建造27.0T以上稳定运行超导磁体的国家,使我国高场超导磁体技术跻身于世界先进水平。

      常规低温超导磁体产生的磁场强度约为23特斯拉。为了提高超导磁体的中心磁场强度,科学家常采用高温超导磁体和低温超导磁体组合优化的方式建造超导磁体,即利用高温超导带材抗拉伸强度高和高磁场下高载流特性的优点来产生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)带材绕制,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现象,严重制约磁体运行的稳定性。此次王秋良团队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余量,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。建造的高低温混合超导磁体在液氦浸泡条件下产生了32.35T的中心磁场,并且实现了在32.35T全超导磁体的稳定运行。该技术成果将极大地拓展我国物质科学的研究空间,为我国物质科学探索新物态、新现象、新规律等基础研究和应用研究提供最先进的强磁场实验条件。




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