高场超导磁体研究进展及其应用

高磁场对科学技术的发展具有极其重要的作用,它孕育着许多重大的科学发现和新技术的产生。超高磁场的产生和应用研究对极端条件科学设施、生物医学工程、国防特种装备、高精度的科学仪器以及农业应用都具有重要的意义。目前世界上许多研究机构和实验室开展了基于高温超导带材绕制高场直流超导磁体的项目。本文以高场超导磁体领域几个主要的研究机构为对象,主要介绍其在全超导高场磁体方面进行的研究工作,包括设计方案、技术特点和最新的研究进展,并对高场超导磁体的主要应用进行简要介绍。

CORC电缆中超导带材在缠绕、弯曲和扭曲变形下的应变分析

CORC(conductor on round core)超导电缆是一种基于REBCO(rare-earth barium copper oxide)导体的高温超导电缆,已经成为迄今为止最灵活的高温超导(HTS)导体之一.然而,由于超导REBCO陶瓷材料的脆性,临界电流表现出敏感的应变依赖性,即临界电流与应变密切相关.该材料的应变一旦超过临界值,就会引发明显的衰减.除此之外,由于带材缠绕和电缆绞合后的复杂变形,切实存在一个实际性的挑战,即如何准确预测电缆超导带材在各种变形下的轴向应变.在本文中,我们建立了分析模型,可以用来准确计算CORC电缆的超导带材在电缆内芯上缠绕、电缆弯曲和扭曲变形等实际条件下的轴向应变.并且通过比较分析结果与有限元数值结果和实验数据,验证了分析模型,即超导带的临界电流随CORC电缆的核心直径而变化.在轴向应变结果的基础上,进一步确定了临界参数,即超导层的轴向应变恰好达到临界应变时的参数,如临界核心直径、临界弯曲直径和临界绞距等.对CORC电缆中REBCO超导带材的应变分析研究将有助于CORC电缆的加工和进一步设计高水平的超导线圈和磁体.