1月16日下午4時(shí)，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心一片歡呼聲：該中心自主研制的第一臺(tái)水冷磁體在輸入10兆瓦的電源功率、2萬安培高穩(wěn)定度電流下，獲得了預(yù)計(jì)的26.93特斯拉的磁場(chǎng)。這標(biāo)志著“十一五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置項(xiàng)目獲得了重大進(jìn)展，也標(biāo)志著我國(guó)強(qiáng)磁場(chǎng)水冷磁體技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。

    自主設(shè)計(jì)、研制的水冷磁體和電源系統(tǒng)

    穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置是“十一五”國(guó)家重大科學(xué)工程，其目標(biāo)是要建設(shè)穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)極端實(shí)驗(yàn)條件，以便滿足我國(guó)物理、化學(xué)、材料、生命科學(xué)等多學(xué)科前沿探索對(duì)于穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)等極端實(shí)驗(yàn)條件的需要，使我國(guó)的強(qiáng)磁場(chǎng)水平躋身于世界先進(jìn)行列。

    穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置項(xiàng)目包括了四臺(tái)不同特性參數(shù)的水冷磁體和一臺(tái)混合磁體，它們完全自主設(shè)計(jì)、研制。這些磁體共用一套高穩(wěn)定度電源系統(tǒng)、大功率去離子水冷卻系統(tǒng)、自動(dòng)控制和保護(hù)系統(tǒng)以及氦低溫系統(tǒng)。

    本次試驗(yàn)的高功率水冷磁體正是強(qiáng)磁場(chǎng)中心的建設(shè)目標(biāo)之一，值得一提的是，試驗(yàn)所用的電源系統(tǒng)也是強(qiáng)磁場(chǎng)中心自行設(shè)計(jì)、研制的。

    成功驗(yàn)證了水冷磁體、電源系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)

    強(qiáng)磁場(chǎng)中心主任匡光力介紹說，水冷磁體的成功運(yùn)行，有賴于三個(gè)要素：水冷磁體的設(shè)計(jì)及研制、大功率電源的穩(wěn)定輸出、去離子水冷卻系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

    強(qiáng)磁場(chǎng)中心研制的水冷磁體采用新型Bitter線圈設(shè)計(jì)。其研制及安裝要求非常苛刻，涉及多種工藝和步驟，如Bitter片需進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)和冷卻孔的位形檢驗(yàn)、去毛刺、拋光、鍍銀；線圈組裝時(shí)要求環(huán)境潔靜，數(shù)百至千片導(dǎo)體和絕緣Bitter片準(zhǔn)確到位等。

    為了讓磁體正常運(yùn)行，獲得高強(qiáng)度磁場(chǎng)，還需要電源系統(tǒng)持續(xù)供電。本次實(shí)驗(yàn)時(shí)，通電電流達(dá)到了2萬安培，輸出功率達(dá)10兆瓦，正是大功率穩(wěn)定電源系統(tǒng)持續(xù)供電的結(jié)果。

    與公眾熟知的超導(dǎo)磁體不同，水冷磁體在通入高功率電流后，會(huì)產(chǎn)生巨大熱量，如何解決這一問題？科研人員的解決辦法是用去離子水穿過磁體，帶走熱量——即使用與電源功率相匹配的去離子水冷卻系統(tǒng)來保障水冷磁體正常運(yùn)行。

    匡光力表示，調(diào)試成功達(dá)到預(yù)設(shè)指標(biāo)，證明水冷磁體設(shè)計(jì)與研制技術(shù)是完全成功的，同時(shí)也檢驗(yàn)了支撐強(qiáng)磁場(chǎng)磁體運(yùn)行的技術(shù)裝備系統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性。而且水冷磁體的設(shè)計(jì)思路、制造工藝及關(guān)鍵材料的選擇是相同的，只是為滿足不同的科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要，各磁體的結(jié)構(gòu)尺寸、用電量大小及產(chǎn)生的磁場(chǎng)不同。因此，本次機(jī)時(shí)調(diào)試成功，為強(qiáng)磁場(chǎng)中心未來的其他三臺(tái)水冷磁體提供了經(jīng)驗(yàn)和保證。

    創(chuàng)造單位輸出功率獲得磁場(chǎng)最高的世界紀(jì)錄

    水冷磁體總負(fù)責(zé)人高秉鈞說，中國(guó)是世界上除美國(guó)、日本、法國(guó)、荷蘭之外，唯一擁有穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)水冷磁體裝置的國(guó)家。

    目前水冷磁體所能達(dá)到的磁場(chǎng)最高記錄是由是美國(guó)國(guó)家強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造的，他們?cè)谟秒娸敼β?0兆瓦情況下，穩(wěn)態(tài)水冷磁體產(chǎn)生的最高磁場(chǎng)已達(dá)36特斯拉。美國(guó)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室用電13兆瓦的水冷磁體產(chǎn)生27特斯拉磁場(chǎng)，而法國(guó)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室用電10兆瓦的水冷磁體產(chǎn)生25特斯拉磁場(chǎng)。

    因此，如作性能比較，強(qiáng)磁場(chǎng)中心自主研制的第一臺(tái)水冷磁體用電10兆瓦能產(chǎn)生26.93特斯拉磁場(chǎng)，具有國(guó)際先進(jìn)性。