今年2月，專家組在中國科學(xué)院強磁場科學(xué)中心完成對混合磁體工藝測試驗收，這也意味著中心順利完成國家“十一五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置”混合磁體的各項建設(shè)任務(wù)。

　　從2008年5月40T穩(wěn)態(tài)強磁場項目啟動，到2011年7月試驗磁體通電測試成功，國內(nèi)首臺采用鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體的超導(dǎo)磁體研制完成;到2016年11月，混合磁體大口徑外超導(dǎo)磁體研制成功，獲得10特斯拉磁場，成為國際超導(dǎo)磁體技術(shù)發(fā)展的一個重要成功案例;再到外超導(dǎo)磁體和內(nèi)水冷磁體成功合體，產(chǎn)生40特斯拉磁場強度，成為國際磁場強度第二高的穩(wěn)態(tài)磁體裝置——8年時間里，強磁場人完成了一個又一個跨越，但只有他們心里清楚自己經(jīng)歷了怎樣的煎熬，收獲了多少悲與喜，以后的路又在何方。

　　選擇困難的混合磁體

　　混合磁體由內(nèi)部水冷磁體和外部超導(dǎo)磁體組合而成。其中，水冷磁體必須解決材料和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化選擇、巨大電磁力和嚴(yán)峻的發(fā)熱問題;超導(dǎo)磁體孔徑巨大，導(dǎo)體的材料選擇、結(jié)構(gòu)選擇和磁體生產(chǎn)工藝都是技術(shù)難題。

　　中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院院長、強磁場科學(xué)中心主任匡光力介紹道，此前，世界上沒有如此大型的鈮三錫超導(dǎo)磁體裝置能夠產(chǎn)生10特斯拉穩(wěn)態(tài)磁場，也沒有能產(chǎn)生10特斯拉穩(wěn)態(tài)磁場的超導(dǎo)磁體裝置能夠達(dá)到如此大的口徑。

　　不僅磁體本身是個挑戰(zhàn)，與之配合的數(shù)千萬瓦級的穩(wěn)態(tài)直流電源系統(tǒng)、低溫冷卻系統(tǒng)、去離子水冷卻系統(tǒng)等均是一個個不容置疑的難關(guān)。

　　比如，低溫閥箱是一個集真空環(huán)境、低溫液氮容器(液氮槽工作溫度77K)、低溫液氦容器(過冷槽工作溫度4.5K)、一對16KA高溫超導(dǎo)電流引線和13個WEKA低溫閥門于一身的十分特殊的非標(biāo)壓力容器。“其設(shè)計歷時五年，繪制圖紙1170余張，在約1.5立方的狹窄空間里累計使用各種規(guī)格管材累計總長2460米，閥箱總共焊縫數(shù)量5811條?！睆姶艌隹茖W(xué)中心研究員、磁體科學(xué)與技術(shù)部副主任歐陽崢嶸告訴《中國科學(xué)報》記者。

　　此前，國際上已有多個大型高場超導(dǎo)磁體因技術(shù)問題而失敗，而我國在高場超導(dǎo)磁體技術(shù)方面原有基礎(chǔ)薄弱?！盎旌洗朋w又是國際上追求更高穩(wěn)態(tài)極端場強的首選，選擇了它就注定選擇與困難結(jié)緣?！睆姶艌隹茖W(xué)中心研究員陳文革說。

　　與強磁場同喜同憂

　　為了安全，超導(dǎo)磁體組決定先研制一款磁場強度低、口徑小，但選材、加工工藝完全相同的試驗磁體，試驗磁體在2011年7月份通電測試成功，它是國內(nèi)首臺采用鈮三錫管內(nèi)電纜導(dǎo)體的超導(dǎo)磁體。

　　研制人員首次獲得莫大的喜悅與鼓勵，堅信“國產(chǎn)”高場混合磁體必能成功。同時據(jù)相關(guān)人員回憶，當(dāng)時的通電測試過程“無數(shù)次的測試與調(diào)整，讓通電過程變得異常煎熬漫長”。

　　真正的混合磁體研制開始上馬，股線絞纜、穿管成型、繞制、超導(dǎo)接頭制作、熱處理、絕緣處理、裝配大工藝流程套著小工藝流程，任何一個環(huán)節(jié)差之毫厘、謬以千里，研制人員憋著氣有條不紊地一步步往下走，在每一個大節(jié)點小節(jié)點處，結(jié)果都扣人心弦，他們像坐過山車，在喜與憂的道路上奔跑，不得停歇。

　　長期小心再小心的工作狀態(tài)逐漸內(nèi)化，陳文革的“膽子小”現(xiàn)在幾乎是全中心盡人皆知了。

　　箭在弦上 不得不發(fā)

　　2016年底混合磁體首次調(diào)試達(dá)到工程驗收指標(biāo)——磁場強度達(dá)到40特斯拉，就在人們歡心鼓舞之時，卻在一次上電勵磁時磁體系統(tǒng)發(fā)生了故障。混合磁體驗收在即，一層厚厚的陰霾頓時籠罩強磁場中心。那段時間人人臉上沒有了笑容，緊張兮兮。

　　路上碰到匡光力的人感覺到他不像以前那樣歡快了，事實是他怎么可能活潑高興起來呢?他是整個工程的第一負(fù)責(zé)人，內(nèi)外部的壓力都向他襲來。事后用他自己的話說：“度過了一段不是人過的日子?！薄澳箍撇幌嘈叛蹨I”，研制人員和時間賽跑，經(jīng)七十天夜以繼日的追趕終使其得以恢復(fù)，順利進入到降溫階段。

　　1月20日，眼見著春節(jié)到了，匡光力召集大家召開工程會議。現(xiàn)場氣氛給人的感覺就是一次緊急軍事會議。

　　內(nèi)水冷磁體負(fù)責(zé)人高秉鈞說：“組內(nèi)已經(jīng)開過會，春節(jié)期間三人值班?！背瑢?dǎo)電源負(fù)責(zé)人劉小寧說：“相關(guān)人員隨時候命?！背瑢?dǎo)磁體組潘引年老師說：“過年是小孩子的事，老了過不過都一樣?！敝锌亟M一群年輕人表示：“時刻準(zhǔn)備，服從安排?！钡蜏亟M歐陽崢嶸老師說：“箭在弦上，已經(jīng)到了不得不發(fā)的狀態(tài)?！?p>　　會議最后的決議是：各分系統(tǒng)分頭做好扎實準(zhǔn)備，多考慮相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)，緊急情況下的預(yù)案要想周到，根據(jù)降溫進程，大年三十上午8點準(zhǔn)時通電測試，中午在文化走廊吃年飯。戰(zhàn)斗的號角就這樣吹響了。

　　大年三十因降溫沒有到位，混合磁體終于在大年初四通電勵磁再次成功。強磁場中心微信群里一片歡騰，紅包滿天飛。

　　歷經(jīng)8年，混合磁體研制團隊解決了諸多的結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工工藝難題以及配套的子系統(tǒng)研制問題。該混合磁體裝置的建成將有力地支撐我國物理、材料、化學(xué)、生命科學(xué)等多學(xué)科在極端條件下的基礎(chǔ)科學(xué)前沿探索，同時，研制混合磁體裝置有效地帶動了包括大型高場超導(dǎo)磁體技術(shù)在內(nèi)的強磁場技術(shù)的發(fā)展。

　　人往往是這樣，等成功的激動已過，歡樂漸漸減退，就開始感受到未來還有更加艱巨的任務(wù)等著?？锕饬χ赋觯骸爸皟H是階段性地圓了強磁場科技人員的夢想，接下來強磁場中心將追求更高的穩(wěn)態(tài)磁場，向世界第一穩(wěn)態(tài)磁場挺進?！?p>