[法学]电工理论与新技术3-2.ppt

III-2 超导磁体技术重大关键技术研究是基础 磁体设计：磁场、力与应用计算；结构与设计优化；导线、接头与引线；杠瓦，低温供应。 超导体于磁体稳定性：冷冻稳定，绝热稳定，动态稳定，临界电流裕度判据。 冷却方式：浸泡，超临界氦，超流氦，极低温零液氦消耗，无液氦 磁体内常导区传播与保护 低温装备：杜瓦，液化器，制冷机 大型国家计划是推动技术发展的关键 1 高能物理与核物理 2 核聚变 3 磁浮列车 4 超强磁场装置 5 磁流体发电 高能物理与核物理 一）加速器 1）质子同步加速器 Tevatron，HERA及LHC已胜利的建成成功的运行多年，UNK及SSC的研制也推动了技术发展。 2）重粒子回旋加速器 Michigen 与 Milan大学的计划顺利进行，前者以运行多年 3）超导谐振腔已开始实用（KEK,DESY,Saday） 二）探测器 薄壁螺管，AI稳定导线， 第一代：Cello，Cleo，TPC(1978-1983) 第二代：CDF，Topaj，Venus，Amy（1984-1986） 第三代：Aleph，Delphi，Cleo II，Zeus（1987-1990） 三）输运磁体 多台碰撞器回极聚焦磁体投入运行。 四）扭摆磁体 多台投入运行 超导加速器的重大意义 Tevafron,Hera 及LHC的胜利建成于长期运行。他们对于超导磁体技术发展的重大意义在于：（1）超导体的临界电流密度有大幅度提高，所用铌钛超导体在5特、4.3k下的临界电流密度jc由Tevatron建造时的1.3-2.0x105安/厘米2，最高记录达3.4x105安/厘米2,当前主要超导厂家均能达到Jc（5T，4.2k）〉3x105安/厘米2，使超导工业上了一个新台阶。（2）围绕LHC计划开展了10特强场二级磁体的研制，组织了多方案，即，1.8k，NbTi；4.2k，Nb3Sn和4.2k Nb3Al，取得了成功。（3）虽然单个磁体并不大，但是工业掌握了大批量生产，性能稳定磁体的技术。（4）取得了长达几公里超导工程长期可靠运行的经验，对超导的各种应用起到了令人信服的示范作用。 超导探测器带动了大型磁体技术的发展 探测器超导磁体带动了大型超导磁体的发展。早期的泡室磁体已从物理实验中淘汰，在七十年代发展起来的薄壁螺管技术基础上，继续改进了设计和建造技术，向更大尺寸发展，八十年代共建成了十一个探测器。从技术发展角度看，他们的特点是：（1）带动了铝稳定超导复合线的发展，使之产品化。（2）发展了高电流密度、间接冷却、薄壁大型螺管技术，达到5米口径、亿焦耳出能的水平。（3）从建造技术上看，由八十年代中期的TOPAZ磁体开始发展了绕组的内绕技术，取消了绕制芯筒，改善了辐射穿透性能。 核聚变 1) 建成了T-7 TRIAM-1M，Tore-Supra,T-15 四个超导托卡马克装置，正在研制EAST，K-STAR 2) 胜利完成了大线圈计划。 3) 建成了Sultan与LLL两个12T强场实验装置 4) 研制成功了13T中心螺管 5) LHD大型超导螺管装置的研制成功 磁浮列车超导磁体系统的特点 主要特点是： 1 由于装在车上，总重量与低温漏热必须尽可能小，磁体应闭环运行。 2 作用在超导上的全部磁浮、导向与推进力均需传至室温区，其支撑必须强度足够而漏热很低。 3 超导磁体的稳定性必须很好，以能承受地面线圈产生的磁场脉冲扰动和机车振动扰动 4 能长时间连续运行，整个系统包括超导线圈、支撑结构、杜瓦容器、车载液氮制冷机与超导持续电流开关。 实用产品的研制推动着规模产业化 1 核磁成像 2 核磁谱仪与实验磁体 3 超导磁分离 4 磁拉单晶炉 高临界温度超导磁体研制已起步 30-35k多种示范 1 0.8T -1GHz NMR 谱仪中心磁体 1.2BT FBML（2003） 1.8T Wang NMR （2004） 2 LDX漂浮磁悬浮磁体 3 MgB2用于MRI成像 4 日本磁浮列车预研 1/2模型跑道磁体，Bi-2223带 持续电流开关 ，可拔引线 脉冲管传导冷却制冷机 1级 55W/60k 2级 14W/13k 达532A（Io=500A），电流表减0.44%/天，进行了电磁振动试验。 日本 10T，10cm无液氮超导磁体示意图 超导高梯磁选机示意图 超导磁体和杜瓦容器 试验中的超导高领土磁分离工业样机 * * 大线圈计划磁体示意图 大线圈绕制过程 12T强场试验装置 Sultan