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十年以后我们用“超导电”
作者：记者 刘洪宇 &&
编辑：张馨
超导的抗磁性现象使超导体在磁铁上悬起来
　　［背 景］
4月30日美国纽约州长岛市电力局 （LIPA）、美国超导公司（AMSC）宣布，在全球首次实现了高温超导电缆的商用化——— 利用3根高温超导电缆和138千伏电压将574兆瓦的电力传输约600米。6月19日日本住友电气工业把研制的世界首台全用超导马达驱动的电动汽车向公众公开。
许多国家把超导技术当作21世纪具有经济战略意义的高新技术来重点发展，而重中之重就是加快超导电力技术的应用，以促进电力能源工业的重大变革。近几年来，关于超导技术的成果接连不断，让人们看到了超导技术的巨大作用和广阔的应用前景。那么，超导技术到底有哪些神奇的功能？它将给人类未来的生活带来哪些变化？我国超导技术特别是超导电力技术发展水平又如何呢？
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超导材料将给电力工业带来重大变革
　　研究、发现容易制备、性能优越、价格低廉的超导材料，一直是科学家的梦想
记者：早在1911年，荷兰科学家卡麦林·昂内斯首先发现了超导电性——— 用液氦冷却汞时发现，当温度下降到4.2K（开尔文，K为物理学单位，0k=－273℃）时，汞的电阻完全消失，他把这种现象称为超导现象，具有超导现象的材料称为超导体。后来他又发现一些金属具有超导性，只是出现超导性的温度有所不同。从那时算起，人类发现超导性有近100年的时间了，但是到目前为止好像还未听说哪个国家和地区已经大规模用上超导电力设备，那么研制和应用超导材料的难点在哪里呢？
林良真：直到目前为止，所有的超导材料只在一定低温下才具有超导性，例如目前常用的铌钛合金超导体，它的超导态转变 温 度 约 是9.4K(－263.6℃),而1988年发现的铋系高温超导体的转变温度虽比铌钛合金超导体高，但也需低达110K（－163℃）时才具有超导性。因此，要使超导设备能在超导态下运行，就必须提供所需的低温条件，这就限制了超导体大规模地应用和发展。
另外，虽然目前的超导材料载流能力比常规导体如铜等要大两个数量级以上，但价格还是比较昂贵，如Bi2223高温超导带材，其商品每米价格约是15～20美元。因此，在世界上虽然一些大型科学装置或工程已采用超导装置，如大型的加速器、核聚变实验装置、核磁共振谱仪等，但要使超导体得到更广泛应用，还需研究价格更低廉、可以在更高温度下运行和电磁性能更好的超导材料。
各种超导材料制成的电线样品
记者：这些年来对超导技术进行攻关的主要方向是否就是提高临界温度或者说找到临界温度较高的超导材料？目前有哪些元素或材料在较高的温度下具有超导性？
林良真：各国科学家一直在努力寻找临界温度更高的超导材料，期望有一天能够得到在室温下就能工作的超导材料，而在这方面取得突破性进展还是近20年的事情：1986年4月，具有35K的高温超导性的镧钡铜氧化物被发现，1987年美国休斯敦大学物理学家朱经武小组与中国科学院物理研究所赵忠贤等人先后研制成临界温度约为90K的超导材料钇铋铜氧（YBCO）。1988年初，日本研制成临界温度达110K的铋锶钙铜氧超导体。这类超导体由于其临界温度在液氮温度（77K）以上，实现了科学史上的重大突破，被称为高温超导体，而这个“高温”是相对而言的，即区别于运行在液氦温区（约4.2K）的“低温”超导体。因为液氮比液氦容易制备，而且价格也较之便宜，这样就有利于广泛应用。将来超导材料温度能达到200K以上，对制冷要求就要低得多，这将大大提高超导的应用范围。
记者：那么以上发现的这些具有较高临界温度的超导材料是否可以大规模应用，比如，做成超导电缆等各种超导设备？
林良真：高温超导材料的发现的确让科学界及产业界欢欣鼓舞，有人开始尝试制造实用化的超导电缆等电力装备。由于这些高温超导材料一般来说都属于陶瓷材料，机械性能较差，并且像铋系这类第一代高温超导材料，其电磁特性也不理想，加之价格较贵，所以应用受到了限制。而如YBCO，它的电磁特性要优于铋系第一代高温超导带材，但加工制备难度更大。因此，研究发现制备容易、简单、性能优越、价格低廉的超导材料是科学家一直要解决的课题。
利用超导特性制成高速磁悬浮列车
二硼化镁超导体的发现和研究让超导应用离我们更近一步
　　记者：目前超导领域研究的二硼化镁（MgB2）就是这样一种超导材料吧？
林良真：MgB2是2001年才发现的一种金属系超导体，它的临界温度为39K，高于低温超导体的临界温度。MgB2的化学组成和晶格结构简单，容易加工和成材，制备工艺比较简单，用来制备MgB2的原料镁和硼价格低廉。此外，MgB2的相干长度比目前的高温超导体要大得多，用它来制造超导隧道结有可能比高温超导材料要好。因此，MgB2超导体无论对基础研究还是应用研究都具有十分重要的意义，从而受到了国际学术界和产业界的广泛重视。
当然，MgB2也有待解决的问题，如磁场会大大降低它所能承载的最大电流，而超导材料在实际应用中不可避免地要与磁场相联系，于是科学家在完善MgB2超导性能方面做了很多探索，如采用优化的纳米掺杂工艺与加工及热处理技术相结合的方法，制备高性能MgB2长线材。目前采用此方法制备出的MgB2线带材样品，其传输临界电流密度在4.2K和10T的磁场下已大于1.5×104A/cm2。
记者：那么，二硼化镁超导体是否可以看作是目前最热门、最有前景的超导材料？在二硼化镁被发现以前，铌钛合金被认为是低温超导体的“明星”，此类超导体有什么特点？有了高温超导体，那么低温超导体还有研究和应用的价值吗？
林良真：目前高温超导材料包括钇系、铋系、铊系和汞系的氧化物以及二硼化镁，其中有实用前途的是铋系、钇系和二硼化镁。高温超导材料比低温超导体有更高的临界温度，在这方面是非常吸引人的。但在未发现高温氧化物超导体之前，运行在液氦温度下的以铌钛 （NbTi）、铌三锡（Nb3Sn）为代表的实用低温超导材料一直是超导应用的主要材料，这类材料虽然运行温度低，但价格相对便宜且电磁性能很好。经过二三十余年研究，世界上包括我国在内，对低温超导材料的研制和应用，取得了很大成果，在某些领域，已得到较广泛的应用。如在强磁场中，NbTi超导材料已在高能物理的加速器、探测器、等离子体磁约束、超导储能、超导电机及医用磁共振人体成像仪等获得应用。在高温超导材料的性价比大幅度提高之前，低温超导材料仍然是主要的实用化超导材料。
高温超导交流电缆
　　超导独特的属性使这一技术应用广泛，并给我们的生活带来深刻影响
记者：对于超导体的应用，我们常听到的有超导磁悬浮列车、医疗上的核磁共振等设备，还有哪些应用不为人们所熟知？人们常说超导技术会带来革命性的变化，那么未来超导技术达到很高水平时，它还会在哪些方面发挥巨大作用？
林良真：超导技术的应用十分广泛，涉及输电、电机、交通运输、微电子和电子计算机、生物工程、医疗、军事等领域，这主要源自它独特的属性。首先是零电阻特征，所以超导技术最重要的、也是与公众关系最密切的应用就是超导输电，用超导体输电和储能原则上可以做到没有损耗，高效利用能源；用超导体材料做成的电缆，其载流能力比常用铜导线大两个数量级以上；正因为超导体可以运载强大的电流，进而可以形成强大的磁场，我们称为超导磁体，在一些大型科学工程中，如高能粒子加速器、受控核聚变实验装置、强磁场实验装置，超导磁体发挥了重要作用。利用超导体可以大大地提高磁场的强度和均匀度等，比如研究宇宙和物质基本问题的最重要的设备粒子加速器，超导强磁场使其粒子束行进的曲率半径更小，这样就使设备小型化；再如研究21世纪有广阔应用前景的新能源“受控核聚变反应”时，其内部温度将高达1亿℃～2亿℃，没有任何常规材料可以包容这些物质，而超导体产生的强磁场可以包围、约束超高温等离子体，从而使受控核聚变得以实现。大家都知道，目前磁共振成像已广泛应用于医学诊断中，而磁共振成像仪需要在一个大空间（如1米孔径内）有一个高均匀度和高稳定性的磁场，超导磁体在这方面比常规磁体有明显的优势，因为它可通过超导开关形成闭环电流运行，使工作电流不受外界干扰。
超导的另外一个重大特征是完全抗磁性——— 被称为“迈斯纳效应”，这种性质是1933年迈斯纳研究超导态的磁性时发现的，即不管超导体内原来有无磁场，一旦进入超导态，超导体内的磁场一定等于零。我们可以通过一个现象容易地看到这种抗磁性——— 将超导材料放在一块永久磁体的上方，由于磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在磁体上方。高速超导磁悬浮列车就是利用这种磁悬浮效应制成的。另外，用超导量子干涉器件做成的测量仪器具有很高的磁场灵敏度、很宽的动态范围和优良的频率响应特性，可以测出由人的心脏和脑产生的极微弱的信号，也可以测出由潜入海洋的潜艇产生的对地球磁场的干扰，或用于寻找油田和地热能源、研究地震活动等，用途极为广泛。利用超导薄膜可制备出高性能的超导滤波器，并已用于移动通讯上。此外，超导材料还可用于制造微型电子计算机、量子计算机器件。
记者：超导材料最重要的、最令人期盼的就是在电力上的应用，因为超导电力设备能最大限度地减少损耗，达到电能高效利用，请您给我们一个直观的认识，如果目前我国的输电设备完全换上超导电缆、电线，能节约或者说能挽回多少用常规电缆或设备损耗的电能？
肖立业：拿高温超导电缆来说，它采用无阻和高电流密度的高温超导材料作为载流导体，具有载流能力大、损耗低和体积小的优点，相同截面积的超导电缆的传输容量将比常规电缆高3～5倍，而电缆本体的焦耳热损耗非常小。虽然在交流运行状态下，它也存在一定的损耗，但超导电缆只要超过一定长度后，即使考虑到低温冷却和终端所需的电能消耗，其输电损耗也将比常规电缆降低50％～70％。我国电网目前的传输损耗约占发电容量的7%，如果全部采用超导电力电缆，则可以将电网的传输损耗减少到大约3.5%以下。以2007年的总发电容量（7亿千瓦）为例，可以节约的损耗相当于一个多三峡电站的总发电量，效益相当可观。
高温超导限流器
　　超导电力技术将带来电力能源工业的重大变革
记者：我们知道，除电缆外，电动机、变压器、限流器等都是电力的重要设备，超导技术是否也可以应用到这些设备上？除了减少损耗，超导应用在电力上还能发挥哪些作用，产生哪些效果？
肖立业：电力上的许多重要设备，包括电动机、变压器、限流器、储能系统及与现行电网兼容的相关技术，都是超导技术应用的重要方面。比如，超导故障限流器主要利用了超导体的超导态——— 正常态转变的物理特性，实现对故障短路电流的限制，其反应速度快、正常运行时损耗很低、能自动复位，是十分理想的限流装置，可显著提高系统的稳定性和可靠性。随着电网容量的增加和规模的不断扩大，电力系统的短路容量越来越大，一般情况下，短路电流约为额定电流的10～20倍以上，对电气设备和正常的工业生产及电力系统本身带来很大的危害。而目前，对付短路故障的办法主要是用断路器直接断开故障线路，这是一种被动方法，断容量很难进一步提高，超导故障限流器则很好地解决了这个问题。再如，与常规变压器相比，高温超导变压器有体积小、重量轻等优点，同时它采用液氮作为冷却剂，没有污染环境或火灾的隐患，并有很强的过载能力——— 在过载条件下短时间运行只导致冷却功率增加，而常规变压器过载约10％就可能导致绝缘损坏，其超导线圈还有限流的作用。超导磁储能(SMES)是利用超导线圈作储能线圈，在线圈中产生磁场而储存能量，可以长久储存而几乎不衰减，需要时，可经逆变器将所储存的能量送回电网或提供给其他负载用。与其他储能系统相比，超导磁储能具有很高的转换效率(可达95％)和很快的反应速度。超导电动机的动机单机容量可比常规电动机大得多，且长时过载能量强，一般可达到额定容量的两倍，而同步电抗可减少到常规电机的1/4～1/3，所以其电气稳定性也将大大提高。
经济的飞速发展使我国对电力的需求越来越大，降低网络损耗，提高电力系统的稳定性、可靠性、供电品质一直是电力系统不断发展的目标。超导电力技术的全面应用会从根本上降低电力系统损耗，提高电力系统输送能力，有效限制故障短路电流，减低电压等级，提高电网的安全性，提高电力质量，同时降低电网的占地面积和电网的造价，使超大规模电网的实现成为可能。因此具有广阔的应用前景。
记者：看来超导电力技术的应用前景十分广阔，那么我国在这几个方面是否已经研制成实用的、产业的产品，应用效果如何？
肖立业：对超导电力技术，国家给予了高度的重视和支持。目前，全国有十多家科研所、大学、电力公司在对超导电力技术进行攻坚，取得了可喜的成就，比如大家最关心的超导电缆从“九五”开始研究，已研制出多种类型的高温超导电缆。例如，中国科学院电工研究所与甘肃长通电缆公司、中国科学院理化技术研究所等合作，研制出75米、10.5kV／1.5kA三相交流高温超导输电电缆，并于2004年底安装在甘肃长通电缆公司向车间供电运行。2005年，10.5kV／1.5kA新型桥路式高温超导限流器安装在湖南娄底电力局高溪变电站，进行了挂网运行和三相短路限流实验，性能十分稳定，运行时间超过了1万小时。2005年底，中国科学院电工研究所与新疆特变电工股份有限公司研制成功的10.5kV/400V/630kVA的超导变压器也在新疆昌吉投入试验运行。目前，我们正在开展MJ级超导储能系统的研究与应用示范。
目前，各种类型的超导电力设备都已研制出样机，多种型号的产品进入示范试验运行阶段，并且表现不俗，部分技术已开始步入商品化阶段，可以说超导电力设备正处于产业化的“前夜”；随着实用化的高温超导带材进入市场，高温超导电力技术的发展将会出现快速增长。今后l0年左右是在超导电力技术产业的国际竞争中取得优势的关键时期，以钇系高温超导带材为基础的超导电力技术将很有可能在今后10年陆续进入实用化阶段，将使21世纪的电力、能源产业产生根本性的变化。
高温超导变压器
记者：目前，国际超导电力技术研究和应用是怎样一个状况？我国的超导电力技术在国际上处于什么水平？
肖立业：近年来，超导电力技术受到了世界各国的广泛重视。美国能源部认为，超导电力技术将是21世纪电力工业唯一的高技术储备；日本新能源开发机构更是认为发展超导电力技术将是在21世纪全球竞争中保持尖端优势的关键所在。1999年，美国启动了SPI计划，开展了大部分超导电力设备的研究，并建成了包括多条超导电缆、多台超导限流器和变压器的示范运行系统，超导储能系统和超导调相机组已经有初级产品出售。“美国电网2030”计划，还提出了采用超导电力技术建设骨干电网等建议；美国海军舰船先进电力系统计划也列入了超导推进电机等研究项目。日本在20世纪90年代曾实施了超导电力技术研究计划，并成立了国际超导技术研究中心(ISTEC)，其主要电力公司及电机制造厂家均积极参与超导电力技术的研究工作，取得了多方面的成果，并建立了超导电缆示范系统。法国、德国、英国、加拿大、韩国和澳大利亚等都相继开展了超导电力技术研究工作。目前，国际上的高温超导电力设备的研制基本上处于示范试验运行阶段。我国的超导电力技术有着很好的基础，可以说处于世界前列，整体上看比“欧洲”高一点，与日本相平，比美国略低，所以我们应该加倍努力。
记者：目前超导电力技术的应用和产业化还面临着哪些问题，即我们努力的方向是什么？
肖立业：主要面临三个方面的问题，一是超导材料的临界温度还有待提高；二是超导材料的价格还比较高，有的比常规材料高几十倍、上百倍；三是超导技术所应用的低温制冷系统的制备还比较复杂，且制冷机的免维护寿命较短。其他还有超导电力装备的低温高电压绝缘技术、实时检测技术、集成技术、与常规系统的匹配协调运行等也是需要研究的问题。上述几个方面要取得突破，还需要政策、资金及全社会更多的支持，加大对技术难点的联合攻关。一种新技术要实现规模应用总是要经历困难和曲折的，我们对超导电力技术的广阔前景充满坚定的信心！
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　　人 物 档 案
林良真，1935年出生，中国科学院电工研究所研究员、博士生导师。1958年毕业于哈尔滨工业大学电机系。历任中国科学院电工研究所超导技术研究室主任、电工研究所学位评定委员会主任、《电工电能新技术》主编、中国电工技术学会理事兼超导应用技术专业委员会主任、国家超导专家委员会委员、国际制冷学会第一专委会委员、国际低温工程委员会委员等。先后从事直流输电、电力系统稳定、大能量电感储能技术和超导技术及应用等研究。1992年获国务院政府特殊津贴，曾获国家科技进步三等奖一项和中科院科技进步二等奖两项。在国内外公开发表论文160余篇，编著《超导电性及其应用》、主编《第15届国际磁体工艺会议论文集》和《第20届国际低温工程会议论文集》（英文）等。
肖立业，1966年出生，博士，研究员。现任中国科学院电工研究所所长、中国科学院应用超导重点实验室主任，曾任“十五”国家863超导技术专项专家组成员。享受国务院特殊津贴，荣获2007年度 “中国科学院杰出青年”称号。
他所带领的研究团队在超导电力技术的研究开发上取得多项突破性进展，解决了一系列关键科学技术问题，研制的相应系统在国内处于领先地位，并达到了国际先进水平，先后完全自主研制成功的三相交流高温超导电缆、三相高温超导限流器、三相高温超导电力变压器投入并网试验运行，各个系统通过了国家电力设备的标准试验。同时，研制成功世界首台超导限流——— 储能系统。这些研究工作，使我国的超导电力技术从实验室全面走向电网示范运行，大大促进了我国超导电力技术的发展。先后发表论文约150篇，其中在国际刊物和国际会议上发表约60篇，并先后获得中国电力科技进步奖、湖南省科技进步奖和甘肃省科技进步奖等多项奖励。
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超导体原理及应用
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3秒自动关闭窗口超导体是什么，用途有哪些_百度知道
超导体是什么，用途有哪些
祝林辉&学生
来自上海大学
超导技术的主体是超导材料。简而言之，超导材料就是没有电阻、或电阻极小的导电材料。超导材料最独特的性能是电能在输送过程中几乎不会损失：近年来，随看材料科学的发展，超导材料的性能不断优化，实现超导的临界温度越来越高。20世纪末，科学家合成了在室温下具有超导性能的复合材料，室温超导材料的研制成功使超导的实际应用成为可能。 超导是指某些物体当温度下降至一定温度时，电阻突然趋近于零的现象。具有这种特性的材料称为超导材料。 超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度) 因为这个温度很低,在绝对零度附近.因而目前为止,应用不是很广泛.但是科学家在研究高温超导,如果研究成功,用这种材料导电时不损耗电能,不产生热量.可以节约能源! 1911年荷兰物理学家Onnes发现汞（水银）在4.2k附近电阻突然下降为零，他把这种零电阻现象称为超导电性。图5-13示出了汞的电阻随温度变化的关系。 汞的电阻突然消失时的温度称为转变温度或临界温度，常用Tc表示。 在一定温度下具有超导电性的物体称为超导体。金属汞是超导体。进一步研究发现元素周期表中共有26种金属具有超导电性，它们的转变温度Tc列于表5-6。从表中可以看到，单个金属的超导转变温度都很低，没有应用价值。因此，人们逐渐转向研究金属合金的超导电性。表5-7列出一些超导合金的转变温度，其中Nb3Ge的转变温度为23.2K，这在70年代算是最高转变温度超导体了。当超导体显示导材料都是在极低温下才能进入超导态，假如没有低温技术发展作为后盾，就发现不了超导电性，无法设想超导材料。这里又一次看到材料发展与科学技术互相促进的关系。 低温超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因此在应用上受到很大的限制。人们迫切希望找到高温超导体，在徘徊了几十年后，终于在1986年有了突破。瑞士Bednorz和Müller发现他们研制的La-Ba-CuO混合金属氧化物具有超导电性，转变温度为35K。这是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。接着中、美科学家发现Y-Ba-CuO混合金属氧化物在90K具有超导电性，这类超导氧化物的转变温度已高于液氮温度（77K），高温超导材料研究获得重大进展。一连串激动人心的发现在世界上掀起了“超导热”。目前新的超导氧化物系列不断涌现，如Bi-Ca-CuO，Tl-Ba-Ca-CuO等，它们的超导转变温度超过了120K。高温超导体的研究方兴未艾，人们殷切地期待着室温超导材料的出现。 人们发现C60与碱金属作用能形成AxC60(A代表钾、铷、铯等)，它们都是超导体，超导转变温度列于表5-8。从表中数据看到，大多数AxC60超导体的转变温度比金属合金超导体高。金属氧化物超导体是无机超导体，它们都是层状结构，属二维超导。而AxC60则是有机超导体，它们是球状结构，属三维超导。因此AxC60这类超导体是很有发展前途的超导材料。 超导研究引起各国的重视，一旦室温超导体达到实用化、工业化，将对现代文明社会中的科学技术产生深刻的影响。下面简单介绍超导体的一些应用。 （1）用超导材料输电发电站通过漫长的输电线向用户送电。由于电线存在电阻，使电流通过输电线时电能被消耗一部分，如果用超导材料做成超导电缆用于输电，那么在输电线路上的损耗将降为零。 （2）超导发电机制造大容量发电机，关键部件是线圈和磁体。由于导线存在电阻，造成线圈严重发热，如何使线圈冷却成为难题。如果用超导材料制造超导发电机，线圈是由无电阻的超导材料绕制的，根本不会发热，冷却难题迎刃而解，而且功率损失可减少50%。 （3）磁力悬浮高速列车要使列车速度达到500km•h-1，普通列车是绝对办不到的。如果把超导磁体装在列车内，在地面轨道上敷设铝环，利用它们之间发生相对运动，使铝环中产生感应电流，从而产生磁排斥作用，把列车托起离地面约10cm，使列车能悬浮在地面上而高速前进。 可控热核聚变核聚变时能释放出大量的能量。为了使核聚变反应持续不断，必须在108℃下将等离子约束起来，这就需要一个强大的磁场，而超导磁体能产生约束等离子所需要的磁场。人类只有掌握了超导技术，才有可能把可控热核聚变变为现实，为人类提供无穷的能源。
韩冰&&学生
段丽品&&教师
梁玮玮&&学生
刘志浩&&教育从业者
许斌&&硕士研究生超导腔的热击穿和超导铌材料RRR值的无损测量
1　超导腔的热击穿已经知道 ,限制超导体所能达到高频磁场的一个重要现象就是超导体的热击穿 ,它起源于超导体表面局部范围内 (一般为亚毫米 )的高频损耗 ,人们称为“疵点”,当疵点的外部温度高于超导体的转变温度 Tc时损耗增加 ,使更大范围的局部变成常规态导体 ,引起超导腔无载品质因素 Q0 的下降 ;随着功率的增加 ,当疵点处的高频磁场达到一定强度(Hmax )时 ,Q值将急剧下降 ,这就是通常所说的“Q Switch”。此时如果降低输入功率 ,并不能恢复到原来的 Q值 ;而增加功率 ,则会导致 Q值的进一步下跌 ,直至引起超导腔的失超。这就是超导腔的热击穿现象。为了说明热击穿现象的实质 ,通过对试样模式研究 ,产生超导体热击穿高频磁场(Hmax )可以由下式确定 :Hmax =4 k(Tc-Tb)rd Rd　　　　　　　　　　　　 (1 )　　其中 ,k :平均热导 ;Tc:超导体转折温度 ;Tb :液氦工作温度 ;rd :疵...&
(本文共5页)
权威出处：
国际高能物理界一致认为下一个大型高能加速器将是500GeV-1TeV 正负电子直线对撞机并已确定采用超导技术。TESLA(TeV Energy Superconducting Linear Accelerator)计划始于1992 年,研究目的是将超导腔的加速场梯度从当时的10MV/m左右的平均水平提高到25MV/m以上。本论文介绍了射频超导腔的基本知识及其最新研究成果,重点介绍高梯度场射频超导腔用高纯铌材料及功率耦合器用不锈钢铜镀层方面的研究成果。首先,研制了一套基于液氦贮槽的低温测量系统,测量温区为2.5K 至10K,深入地研究了高纯铌的热导性能。大量的测量表明热导与RRR 之间在3-10K 之间的一致关系。其次,建立了一系列RRR 测量系统。在国际上首次对不同RRR 值高纯度铌的磁阻进行了大量试验,发现在0-3T 的磁场区,磁阻特性为线性关系,并得到高钝铌的磁阻系数约为2.93×10~(-12)Ωm/T。这些数据为在‘磁场...&
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高压电器中大量采用层压材料作为绝缘。这种材料的最大缺陷是分层、多孔、受潮、易受环境温度的影响。我国南方正是这种温度与高湿的同时作用。在过去的设计中较多考虑电的击穿 (沿面闪络或内部击穿),但大量的实例却是热的击穿。为此,笔者提出热击穿的计算方法,定量地求解热击穿与时间、温度、湿度的关系,并结合实例作出分析。热击穿的实例甚多,但国内尚少具体分析,本文只是一种探讨,期求对高压电器的设计方面能有所帮助。 热击穿 在介质击穿过程中,由于电场把能量转移到介质,引起介质发生变化。当外界条件(例如温度、电压、时间及其它)达到一定程度时,这种量变就突发为质变,“击穿”就开始了。固体介质的击穿可以分为:电击穿、热击穿和化学击穿。虽然击穿可能有不同的形式,但只要那一种发生在前,那就是击穿的主要原因。 过去在选用层压绝缘材料时都只考虑电击穿,这往往会导致错误的结果。例如某仿苏老式10千伏少油断路器的绝缘连杆,仅根据试验电压作了42千伏5分钟的耐压,认...&
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月湘月旧门翎月抽,.,JJ﹁J勺l洲、。由第1仅在 高压电器中大量采用层压材料作为绝缘,这种材料的最大缺陷是分层、多孔、受潮、易受环境温度的影响。过去在设计中只考虑电的击穿(沿面闪络或内部打穿),但大量的实例却是热的击穿。为此,本文提出热击穿的计算方法,定量地求解热击穿与时间、.温度、湿度的关系,并结合实例作出分析。 一、是热击穿而不是电 的击穿 在介质击穿过程中,由于电场把能量转移到介质,引起介质的变化,当外界条件(如温度、电压、时间及其它)达到一定程度时,这种量变就突发为质变,“击穿”就开始了。固体介质的击穿可以分为电击穿、热击穿和化学击穿,虽然击穿可能有不同的形式,但只要那一种发生在前,那就是击穿的主要原因。 过去在选用层压绝缘材料时都只考虑电击穿,往往会导致错误的结果。例如老SNA(B卜10少油开关的绝缘连杆,仅根据干弧电压作了42千伏5分钟的耐压,认为既不发生电击穿又不沿面闪络就已经可以了。事实是在大批制造和运行中,沿...&
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一,关于iJ.rr-35的热击穿 目前,在一些35千伏、110伏电厂和变电站仍大量使用ⅢT-35型针式绝缘子作支柱瓷瓶,而此种绝缘子的主要事故是炸裂,它直接威胁着电站的安全运行。 运行中的HIT一35绝缘子可能承受的各种电压的幅值,按电力工业技术管理法规,可取如下值- 对于35千伏非直接接地系统其对地内部过电压为4倍最高运行相电压。 法规又规定,35千伏系统接地时间,最长不得超过两小时。 理论计算表明,在某些特殊情况下,内部过电压,可达7倍最高运行相电压,但实际线路测量表明,一般可达4倍。 ‘电气设备交接和预防性试验标准提出,对该瓷瓶出厂试验的工频一分钟耐压为100千伏,对多元件的支柱绝缘子,1—2年测量一次绝缘电阻,且每一元件电阻应不低于300兆欧。但这样的标准,对在中性点不接地的35千伏系统中运行的ⅢT一35绝缘子是否合适?我们认为I I_I_IT一35一个元件的有效厚度仅18毫米左右,远不如380伏、3千伏、10千伏支持瓷...&
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在电击穿方面,工业袍徐材料的击穿电压几乎与摄度没有什么关系。而在热击穿方 电击穿强度是随环境温度的升高而剧烈下降,原因是在袍椽材料内由于交流电捐耗所产生的热量井不能全部排出。热畸变之后,艳徐材料内的温度一值升高到产生击穿为止。 采用且albaeh(Aroh.Eloktvo七eehn‘Bd 21(一563)发展的一种侧量击穿交流电压方法,在热击穿范圃内,在电极电压稳定时,通过用 Sch岔109侧量电桥侧藏艳椽材料捐耗因素的方法确定电击穿强度与温度关系(这种测法受时简构束)。在热畸变温度以下,捐耗因素近于最胳值。根据损耗因素短时地超换性增大可以看出,热畸变开始的情况,郎在最低电压时正好产生这种砚象,狄种最低电压就称为所渭矶齿形电压。当加上这种电压时,捐耗因素开始逐沟i增大,随后成指数上升。不久据齿形电压郎导致击穿,因此锯齿形电压在上逮拭墩条件下可以作为击穿电压。如果去掉电压,揖耗因素立郎会剧烈增大,因此可以在不必...&
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ESD(静电放电)是有不同静电势的物体之间放电的过程,在这个过程中会存在大电流通路,大电流在很小的VLSI器件中流动,产生局部高温热点,容易导致MOSFET漏端发生热击穿.集成电路工业中所有集成电路的失效有近一半都是ESD损伤造成的[1].在以前的研究中,认为ESD热击穿是在大电流下GGNMOSFET(栅接地NMOSFET)漏衬结发生雪崩倍增,产生大量电子空穴对,之后在碰撞离化点附近产生很大的载流子密度,造成电流集中,从而发生热击穿.而随着器件尺寸不断缩小,发现ESD应力下GGNMOSFET源端也会发生热击穿[2],在silicided工艺MOS器件中,这种源端热击穿已经成为与漏端热击穿同等重要的损伤机制.笔者分析了GGNMOSFET源/漏寄生串连电阻的影响,建立了源/漏接触边缘的电流集中模型,并结合器件仿真对GGNMOSFET的源/漏端击穿特性进行了研究,分析了不同温度、掺杂浓度下源/漏寄生串连电阻对源/漏击穿特性的影响,解释...&
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