高性能脉冲磁体强制冷却技术研究

在脉冲磁体设计中，最重要的考虑是如何采用高强度材料和结构优化技术，提高磁体力学强度，达到提高磁场强度的目的。在这种考虑下，磁场脉冲作用过程中的温升与冷却问题没有被充分考虑，脉冲结束后磁体的温升一般都在400K左右，重新冷却到77K初始温度需要数小时。因此，两次脉冲之间的等待时间长，不仅实验效率低，而且等待过程中液氮、液氦挥发多，浪费大，实验成本高。要解决这个问题，就必须对磁体采用强制冷却措施。但考虑到力学强度问题，脉冲磁体不能像水冷磁体一样在结构材料中开挖冷却孔。.目前国外开展的脉冲磁体强制冷却方式都是采用导热系数较高的材料将磁体绕组与外界77K液氮环境连接起来加速热量传递，但这种方式效率仍比较有限。本项目的研究内容是：利用磁体内层线圈在磁应力作用下相互分离的特点，在分离层之间建立贯穿磁体的强制冷却通道，让液氮流过冷却通道，达到在不破坏磁体结构和机械强度的前提下，大大提高磁体冷却效率。