中科院強磁場科學中心制成耐寒“金屬花”

管內電纜導體截面圖

　　它是一朵“金屬花”，是中科院強磁場科學中心研究人員經過一道道工序精心培育出的“新品”。這個花有個特別嗜好，就是只有在極冷的情況下才愿意“綻放”。而這種極冷必須要達到零下幾百攝氏度，大約比月球夜晚溫度還要冷兩倍，比地球記錄的最低溫度還要冷3.5倍。

　　其實，“金屬花”是由銅線材和鈮三錫線材絞制而成，最后這一朵朵花被擠擠挨挨地壓制在一起并在外層穿上一件鎧甲（穿管成型）成為一根管內電纜導體，中間保留大約30%~35%的空隙率。

　　“這朵花是用來研制超導磁體的，超導磁體產生強磁場，科研人員就可以利用強磁場來開展科學研究。”中科院強磁場科學中心左萍告訴記者，中科院強磁場科學中心研發的混合磁體外超導磁體由7個線圈組成，分別由線圈A、B、C和D串聯組成。其中D由D1、D2、D3、D4疊加整體VPI（環氧浸漬）而得到，AB線圈整體VPI。因此最終是AB、C、D三個大線圈套在一起組成整個磁體線圈，全部線圈采用串聯連接方式。超導磁體最終產生10T的背景磁場。

　　不過，想要這些“金屬花”工作，必須有比較苛刻的工作環境，如臨界磁場、臨界電流密度、臨界溫度等。“比如，臨界溫度決定了這些花兒有個‘貪涼’嗜好，一定極低溫環境下才達到超導工作狀態。”左萍表示，中科院強磁場科學中心建設的10T超導磁體采用4.5K（零下268.65攝氏度）超臨界氦進行冷卻。工作時，超臨界氦在5巴壓力（不到五個大氣壓）下流過CICC中的空隙，使其達到工作低溫環境，電流通過零電阻的超導股線而產生磁場。一旦失超，電流立即轉移到銅材中流通。“可以看出線圈中的銅不僅起到機械定型作用，而且更重要的是起到失超保護的作用。”

　　為什么只需要5巴壓力就能使超臨界氦流過導體中狹窄的空隙呢？面對記者的提問，左萍表示，那是因為超臨界氦的黏性很小，幾乎可以不受阻力地流過空隙。

　　據介紹，此臺磁體幾乎在所有的時間里，溫度一直保持在零下269攝氏度溫區。因為一旦磁體處于室溫，那么至少需要6周的時間才能冷卻至運行低溫狀態。

　　也許，正是這些金屬花能夠耐得住如此極寒，才能為目前國際上最強穩態磁場貢獻一份力量。