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21世纪强磁场应用的展望
摘 要 20世纪下半叶超导与永磁强磁场技术已成熟到可提供满足各种需求的强磁场装置,开始形成了相应高技术产业,并在积极开拓着多方面应用,本方介绍了有关进展并期望21世纪将发展成一个强有力的新兴产业。
  关键词 强磁场 技术与应用 产业化

  六十年代发现了实用超导材料,八十年代出现了性质优良的钕铁硼永磁材料,使人们可以不耗费很大的电功率获得大体积持续的强磁场,发展超导与永磁强磁场技术是20世纪下半叶电工新技术发展的一个重要方面。在各国高能物理、核物理、核聚变,磁流体发电等大型科技计划推动下,整个技术得到了良好的发展。低温铌钛合金及铌三锡复合超导线与钕铁硼永磁材料已形成产业,可进行批量生产。人们已研制成功了15特斯拉以下各种场强,各种磁场形态,大体积的可长期可靠运行的强磁场装置,积极推进着强磁场在各方面的应用。
  1998年3月投入运行的日本名古屋核融合科学研究所的核聚变研究用的大型螺旋装置(LHD)是当今超导磁体技术水平的典型代表。装置本体外径13.5m,高8.8m,总重约1600t,其中4.2K冷重约850t。它有两个主半径3.9m,平均小半径0.975m,绕环10圈的螺旋线圈,三对内径分别为3.2、5.4和10.8m的极向场螺管线圈,中心磁场前期为3特斯拉(4.2K),后期为4特斯拉(1.8K),磁场总储能将达16亿J。超导强磁场装置需在液氦温度下运行,从使用出发,努力减少漏热以降低液氦消耗和研制配备方便可靠的低温制冷系统有着重要的意义。经不断努力改进,一些零液氦消耗和无液氦的超导磁体系统已在可靠的使用,它们只需配有小型的制冷装置即可持续运行,不需专人维护,使应用范围大大扩大。
  我国在超导与永磁磁体技术方面也进行了长期持续的努力,奠立了良好基础,研制成多台实用磁体系统,有些已在使用,具备了按照需求设计建造所需强磁场装置的能力。中国科学院电工研究所研制成功的磁流体发电用鞍形二极超导磁体系统(中心磁场4特斯拉,室温孔径0.44m,磁场长1m,磁场储能8.8兆焦耳)和空间反物质探测谱仪用大型钕铁硼永久磁体(中心磁场0.13特斯拉,孔径1.lm,高0.8m)代表着我国当今的技术水平,无液氦磁体系统的研制工作也在积极进行中。
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