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重大突破我国稳态强磁场实验装置领先

发布时间:2024/6/1 11:07:41   
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据央视报道,8月12日国家重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”实现重大突破,创造场强45.22万高斯的稳态强磁场,超越美国保持23年之久的45万高斯稳态强磁场世界纪录。由多位中国科学院院士、中国工程院院士组成的专家组鉴定认为,该成果达到国际领先水平。

45.22万高斯磁场到底有多强?

过去,因为美国、法国、荷兰、日本有稳态强磁场实验装置,在高温超导、量子材料、生命科学等领域有近20项成果获得诺贝尔奖。

中国的稳态强磁场实验装置是国家发展改革委“十一五”期间立项的国家重大科技基础设施,年通过国家验收并正式投入运行。中国科研团队经过多年自主创新,在建成世界一流稳态强磁场基础上,不断创新磁体结构、优化制造工艺、刷新强磁体纪录,于8月12日成功创造45.22万高斯的场强新高。

那么,45.22万高斯,即45.22特斯拉(T),磁场到底有多强?地球磁场大约0.5高斯,这一新纪录相当于地球磁场的90多万倍。

一般永磁体磁场强度为0.1T—0.3T,医用核磁共振的磁场强度为0.5—2T,CT扫描仪的磁场强度比核磁共振更小。

中国合肥的“人造太阳”的强磁场为3.5T。

法国巴黎在建的ITER国际核聚变实验堆的磁场强度为13T,这是全球最大的强磁场!

中国双流“人造太阳”HL-2M装置的磁场强度也是13T。

中国能够成功研制出电磁弹射器、电磁炮,也得益于有能力制造出最先进的强磁体。从网上公开资料看,年10月,稳态强磁场实验装置进入“边建设、边运行”阶段。年12月,马伟民因发明电磁弹射器而荣立一等功。

由此可见,稳态强磁场实验装置是一个国家的重大科技基础设施,反映的是一个国家使用强磁场的能力水平。

过去我国因缺乏强磁场严重制约相关前沿研究

现在,科技的门槛越来越高,靠常规手段很难取得重大突破。要开展前沿科学研究,需要必不可少的大科学装置。随着磁体技术和超导材料的发展,对强磁场环境的要求越来越高。

中国早在年就计划建立强磁场实验室,后因故未能建成。年,中国科学院等离子体物理研究所建成了20T稳态强磁场实验装置,使中国成为少数几个拥有20T稳态强磁场实验装置的国家。但是,此后一直得不到发展,与发达国家差距越来越大。

由于中国缺乏先进的强磁场实验条件,中国科学家若想开展强磁场研究,需要预约到美、荷、法、日等国家去开展实验,实验周期长、花费大,因而错失了很多磁体技术发展和强磁场条件下科学研究开展的机会,也使相关领域的研究相对落后。

建稳态强磁场实验装置,不仅需要大量经费,也需要最先进的强磁场技术。年,中国申请加入ITER国际核聚变实验堆,通过参与国际合作掌握了建设最先进的强磁场技术;年1月,中国开建稳态强磁场实验装置;年11月,中国开建双流“人造太阳”HL-2M装置。

为使中国重大科技基础设施尽早发挥效益,鉴于稳态强磁场实验装置的特殊性,年10月,稳态强磁场实验装置进入“边建设、边运行”阶段,该装置已建成的磁体和系统陆续投入开放运行供科学家开展科学研究。年9月27日,稳态强磁场实验装置全面完成建设任务,并正式通过国家验收。

人往高处走,水往低处流。中国有了最先进的稳态强磁场实验装置,今后还可能不断刷新同类型磁体的世界纪录,也就会吸引更多的全球优秀人才前来合作和实验。

最先进的稳态强磁场实验装置能干什么?

中国科学院院士叶朝辉说,实现45.22万高斯,意味着中国操控磁场的能力达到新高度,而且磁场越强,看得就越清楚,越有助于探明物质的内部结构,为人类发现自然规律、研发新型技术提供更好的条件。

据报道,中国稳态强磁场实验装置投入使用以来,到目前已运行超过50万个机时,为国内外多家科教机构提供了实验条件,支持科研人员在物理、化学、材料、生命、工程技术等领域开展多项前沿研究,取得系列重要科研突破。

目前,中国核磁共振、CT等高端医疗设备进口品牌占据70%以上的市场份额,这与中国过去长期缺乏稳态强磁场实验装置也密切相关。中国有了稳态强磁场实验装置,有利于研发出新的核磁共振技术、新的肿瘤药物、新的产业材料等。

  比如,强磁场还可改变材料、创造新材料。强磁场可以帮助硅的提纯,实现更高等级的单晶硅材料,衍生更好的电子产品,对中国芯片突围都有重大意义。

又比如,强磁场可以帮助高温超导材料的研发。超导状态下的材料电阻可以忽略,这意味着电力的输送将不会有任何损耗。目前超导都是低温状态下实现的,科学家正在努力提高超导材料的临界温度。强磁场是这一实用价值极高的研究中不可或缺的手段。

笔者认为,稳态强磁场实验装置,对军事研究价值更大,特别是对于发展电磁弹射技术、电磁炮、电磁导弹、电磁发射卫星,对于发展“人造太阳”技术、可控核聚变技术,等等,都具有重大而深远的意义。



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