電工研究所研制出27.2T世界第二高磁場超導(dǎo)磁體

　　近日，中國科學(xué)院電工研究所超導(dǎo)磁體及強磁場應(yīng)用研究部王秋良團隊采用自主研發(fā)的高溫內(nèi)插磁體技術(shù)研制的超導(dǎo)磁體產(chǎn)生了27.2T的中心磁場，這是由全超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的世界第二高磁場。第一高磁場由日本理化技術(shù)研究所于2016年1月創(chuàng)造，測試結(jié)果為27.6T。

　　與其它高溫超導(dǎo)帶材制作的內(nèi)插超導(dǎo)磁體相比，REBCO超導(dǎo)體因其抗拉伸強度高和高磁場下優(yōu)異的載流特性，使得它適宜于繞制極高場超導(dǎo)磁體，但ReBCO帶材的結(jié)構(gòu)是層狀的，在極高場條件下由于應(yīng)力集中可能會出現(xiàn)分層的現(xiàn)象，導(dǎo)致磁體損傷，不能穩(wěn)定運行。

　　王秋良團隊致力于研究極高場內(nèi)插磁體技術(shù)研究。針對ReBCO極高場內(nèi)插磁體的應(yīng)力集中問題，相繼采用特制的綁扎裝置對磁體外層導(dǎo)線予以保護，調(diào)整內(nèi)插磁體線圈的分層結(jié)構(gòu)降低REBCO導(dǎo)線上的應(yīng)力水平，并利用分級設(shè)計的方式提高內(nèi)插磁體的安全裕度等技術(shù)方式，使內(nèi)插磁體的運行裕度得以大幅提高。自2017年5月11日獲得25.7T全超導(dǎo)磁體，使我國成為世界上第四個實現(xiàn)25T以上全超導(dǎo)磁體技術(shù)的國家后，此次研制的高磁場超導(dǎo)磁體經(jīng)液氦條件測試，內(nèi)插線圈運行電流達(dá)到169.2A時，在15T的超導(dǎo)背場中產(chǎn)生了12.2T的中心磁場，實現(xiàn)了27.2T全超導(dǎo)磁體的穩(wěn)定運行。這也是目前超導(dǎo)磁體穩(wěn)定運行的最高磁場。

　　27.2T極高場全超導(dǎo)磁場的實現(xiàn)，標(biāo)志著我國高場內(nèi)插磁體技術(shù)已處于世界一流水平，為后續(xù)研制30T高場科學(xué)裝置和GHz級別的譜儀磁體奠定了基礎(chǔ)。

　　此項目獲得了中科院前沿科學(xué)重點研究項目“極端物理條件的超導(dǎo)強磁裝備的基礎(chǔ)研究”，以及國家自然科學(xué)基金面上項目“高磁場內(nèi)插多場耦合與臨界參量退化機理研究”和“極高場無絕緣內(nèi)插REBCO線圈失超后性能退化及應(yīng)力集中問題研究”的資助。

超導(dǎo)磁體測試曲線