磁体

粒子加速器中的超导磁体技术[J].

LHC现在采用的超导加速磁体为8.3T，并准备将部分磁体升级到11T[11]，未来加速器还可能采用15~20T的高温超导磁体。

一、超导的强电应用。

二是将高温超导带材制成特殊的超导磁体，在列车逐渐提速运行下，借助切割磁力线产生的斥力实现电动悬浮（图1）。

图2铜氧化物高温超导带材及电缆的内部结构[9]

对于凝聚态物理基础科研而言，强磁场结合极低温、超高压等极端条件是发现新物理的重要手段，已有的商业化超导磁体可以实现9T、12T、15T等级别的磁场，特殊设计的超导磁体可达20~30T，全超导磁体实现的稳态强磁场最高记录为32.35T，混合磁体的最高记录则在40T左右。

对于磁约束可控核聚变而言，聚变功率与磁场强度的四次方成正比，因此提升磁场强度是核心关键技术，但聚变磁体往往尺寸非常庞大，例如国际热核聚变堆（ITER）的磁体就有三层楼那么高，采用超导磁体几乎是唯一的选择（图3）[10]。

目前国际上最高能量的粒子加速器——大型强子对撞机（LHC）的对撞能量为14TeV，如此高能的粒子已经不能单纯靠2T左右的常规电磁铁来实现，而必须依赖于更高场强的超导磁体，才能偏转或聚焦如此高能的粒子。