新型高场Nb3Sn加速器二极磁体关键制备技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11675193
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    80.0万
  • 负责人：
    徐庆金
  • 依托单位：
    中国科学院高能物理研究所
  • 学科分类：
    A2801.加速器物理
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Due to the strain-sensitive characteristics of high field superconductors like Nb3Sn, stress management is always a critical issue for fabrication of high field accelerator magnets. Performance investigation of Nb3Sn accelerator magnets with high stress level is proposed here, to study the stress-strain behavior and mechanism of Jc degradation of the high field Nb3Sn superconductor, the stress control method for coil fabrication, especially during Rutherford cabling and heat reaction process, and the stress control method for magnet assembly and operation. The goal is to find the best way to minimize the Jc degradation of superconductors and ensure the high-performance operation of the high field accelerator magnets.
基于Nb3Sn超导线材的高场强加速器超导磁体(铁)技术是近年来国际粒子加速器领域的研究热点，以突破基于NbTi技术的最高场强限制、进一步提高粒子对撞能量。Nb3Sn线材临界场强高但机械性能差：载流能力随应变的增加而衰减；磁体制备过程中Nb3Sn线材的应变调控机制，是高场Nb3Sn超导磁体技术相对于NbTi磁体技术最突出的难点之一。本申请联合超导线材及磁体技术研究力量，从高Jc Nb3Sn线材本身特性入手，同时结合加速器磁体技术独有的特点（电缆结构、线圈结构及支撑结构），对高场加速器超导磁体关键制备技术开展研究。在深入了解线材应力应变特性及Jc衰减机制的基础上，揭示磁体制备过程中各个环节对磁体性能的作用机理，使其导致的超导线材载流能力衰减降至最低，保证磁体高性能运行。我国在高场加速器超导磁体领域缺乏既有经验，本项目的开展将会促进我国在此领域技术的进步，为以后的长期发展奠定基础。

结项摘要

高临界电流密度Nb3Sn超导线材在磁场大于10T磁体中具有很广的应用市场，目前国际上在各个科学工程中批量交付使用的高临界电流密度Nb3Sn超导线材的临界电流密度在12T，4.2K条件下可以达到2500A/mm2以上。高临界电流密度Nb3Sn超导线材相比ITER 结构Nb3Sn线材，在相同Nb/Sn比条件下，高Nb含量亚组元中呈现出较高的Sn/Cu比，经过中温热处理，线材中产生大量Cu-Nb-Sn相；随着温度增加，Cu-Nb-Sn相逐步分解生成大量的液态Sn与Nb反应，伴随着NbSn2和Nb6Sn5相的生成；随着650℃热处理时间不断增加，NbSn2和Nb6Sn5相逐步转变为粗大Nb3Sn晶粒，导致Nb3Sn线材性能下降。通过结合ITER结构Nb3Sn线材，制备出Nb含量51%和Nb含量58%两种线材，通过增加线材中的Sn含量，发现300~400nm粗大Nb3Sn晶粒占比明显减小，线材性能提高至2500A/mm2（@4.2K，12T）。.与合作单位共同研制成功卢瑟福电缆绞缆机，解决了工艺上的诸多难题后实现超导卢瑟福电缆的批量稳定制作。目前已经制作出数千米的NbTi及Nb3Sn缆，用于高场试验磁体的制作；基于西部超导生产的铌三锡线材，制作了首批高场Nb3Sn超导卢瑟福电缆及跑道型超导线圈，并进行了低温性能测试。基于国外公司的Nb3Sn线材及西部超导NbTi线材的高场试验磁体，在4.2K两个孔径内实现10.7T二极场强。为下一步大孔径12-16T二极试验磁体研制奠定了技术基础。.在其他相关课题经费的共同支持下，初步完成了高场超导加速器磁体测试系统的建设，包括4.2K、250W氦液化及回收系统改造、13kA电源、13kA电流引线及杜瓦法兰改造等，已经完成两次高场试验磁体测试，顺利达到课题所要求的各项研究指标。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
3D Mechanical Design and Stress Analysis of 20 T Common-Coil Dipole Magnet for SppC
SppC 20 T 共线圈偶极磁体的 3D 机械设计和应力分析
  • DOI：
    10.1109/tasc.2018.2795561
  • 发表时间：
    2018-01
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Applied Superconductivity
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Zhang Kai;Xu Qingjin;Zhu Zian;Sabbi Gianluca;Shen Tengming;Wang Yingzhe;Wang Chengtao;Kong Ershuai;Cheng Da;Peng Quanling
  • 通讯作者：
    Peng Quanling
Quench simulation results for a 12-T twin-aperture dipole magnet
12-T 双孔径偶极磁体的淬火模拟结果
  • DOI：
    10.1016/j.cryogenics.2018.03.005
  • 发表时间：
    2018-06
  • 期刊：
    Cryogenics
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Cheng Da;Salmi Tiina;Xu Qingjin;Peng Quanling;Wang Chengtao;Wang Yingzhe;Kong Ershuai;Zhang Kai
  • 通讯作者：
    Zhang Kai
Fabrication and Test of Diameter 35 mm Iron-Based Superconductor Coils
直径35毫米铁基超导线圈的制作与测试
  • DOI：
    10.1109/tasc.2020.2976987
  • 发表时间：
    2020-02
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Applied Superconductivity
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Zhang Zhan;Wang Dongliang;Liu Fang;Jiange Donghui;Wei Shaoqing;Wang Yingzhe;Gong Lingling;Zhang Xianping;Zhang Zhen;Liu Huajun;Tian Chao;Ma Yanwei;Xu Qingjin
  • 通讯作者：
    Xu Qingjin
Conceptual design study of iron-based superconducting dipole magnets for SPPC
SPPC用铁基超导偶极磁体概念设计研究
  • DOI：
    10.1142/s0217751x19400037
  • 发表时间：
    2019-05
  • 期刊：
    International Journal of Modern Physics A
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Kong Ershuai;Wang Chengtao;Wan Lin;Wang Xiangqi;Cheng Da;Zhang Kai;Wang Yingzhe;Peng Quanling;Xu Qingjin
  • 通讯作者：
    Xu Qingjin
Mechanical Design, Assembly, and Test of LPF1: A 10.2 T Nb3Sn Common-Coil Dipole Magnet With Graded Coil Configuration
LPF1 的机械设计、组装和测试：具有分级线圈配置的 10.2 T Nb3Sn 共线圈偶极磁体
  • DOI：
    10.1109/tasc.2018.2880172
  • 发表时间：
    2019-06
  • 期刊：
    IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Kai Zhang;Yingzhe Wang;Chengtao Wang;Da Cheng;Ershuai Kong;Quanling Peng;Quanling Peng;Zhan Zhang;Shaoqing Wei;Xiangchen Yang;Qingjin Xu
  • 通讯作者：
    Qingjin Xu

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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