电工理论与新技术(3)-2

我国研制的大型超导 磁体系统（Φ40cm,4T,长1m） 磁体系统（Φ40cm,4T,长 我国磁流体发电 用鞍形超导磁体
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
27 years of Result – 2000 Magnets Sited around the World
>150 Magnets Produced per year Highest Reliability in the Industry MRI Magnet Cost Reduced by 1/2
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
Development of HTS Magler in Japan
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。
多台碰撞器回极聚焦磁体投入运行。 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1.32.0x105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。
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。
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 ） ， 及 已胜利的建成成功的运 行多年， 的研制也推动了技术发展。 行多年，UNK及SSC的研制也推动了技术发展。 及 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 大学的计划顺利进行， ） 大学的计划顺利进行 以运行多年 3）超导谐振腔已开始实用（KEK,DESY,Saday） ）超导谐振腔已开始实用（ ）
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，KSTAR 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
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 12T 强场装置磁体
ຫໍສະໝຸດ Baidu
CSMC 中心螺管
LHD 大型螺旋 装置
Completed OV-L coil (outside dia. 11.5m)
日本磁浮车 用超导磁体系统
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。
二）探测器
薄壁螺管，AI稳定导线 稳定导线， 薄壁螺管，AI稳定导线，
第一代： 第一代：Cello，Cleo，TPC(1978-1983) ， ， 第二代： 第二代：CDF，Topaj，Venus，Amy（1984-1986） ， ， ， （ ） 第三代： 第三代：Aleph，Delphi，Cleo II，Zeus（1987-1990） ， ， ， （ ）