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俄研發(fā)新型混合超導(dǎo)輸電電纜

由俄羅斯微電子納米技術(shù)（Institute of Microelectronics Nanotechnology）、俄羅斯電纜技術(shù)研發(fā)設(shè)計(jì)研究院（Russian Research,Design and Technological Institute of Cable Industry）及莫斯科航空研究院（Moscow Aviation Institute）聯(lián)合研究小組，以意大利Columbus超導(dǎo)體公司制造的二硼化鎂超導(dǎo)電纜為基礎(chǔ)，成功研制出世界首個液態(tài)氫與超導(dǎo)混合輸電電纜原型。

俄羅斯沃羅涅什市化學(xué)自動化設(shè)計(jì)局（Chemical Automation Design Bureau）采用直徑達(dá)26 mm長度為10 m的電纜成功實(shí)施試驗(yàn)，該長度可滿足首次測試需要。其載流層由經(jīng)意大利Columbus超導(dǎo)體公司生產(chǎn)的5條二硼化鎂（MgB2）構(gòu)成，位于銅線束中心呈螺旋式排列。中間設(shè)有直徑為12 mm的液態(tài)氫傳輸腔，利用液態(tài)氫將二硼化鎂冷卻至40K（-233.15℃）使其產(chǎn)生超導(dǎo)性。液態(tài)氫通過位于電纜外護(hù)套與氫轉(zhuǎn)移低溫恒溫器內(nèi)壁之間的腔室實(shí)現(xiàn)流通。低溫恒溫器的電流引線額定電流達(dá)3～4 kA，恒溫器內(nèi)外徑分別為40 mm和80 mm，壁間實(shí)現(xiàn)真空超絕緣。恒溫器不采用液氮進(jìn)行預(yù)冷卻。

在0.15～0.45 MPa壓力條件下液態(tài)氫流速為2～7 g/s，試驗(yàn)時(shí)溫度變化范圍是20～26 K。在不同溫度和臨界電流（critical current）判據(jù)為1 μV/cm條件下對電纜電壓電流特性（voltage-current characteristic）予以測定。在20 K和26 K溫度下，電纜臨界電流分別大于2 600 A和2 000 A，表明二硼化鎂超導(dǎo)體超導(dǎo)性能良好，適用于大電流輸電電纜。研究員表示，液態(tài)氫在流速為200～220 g/s的情況下可實(shí)現(xiàn)傳輸功率約25 MW。而采用超導(dǎo)電纜可傳輸約50 MW功率電流。該指標(biāo)還有很大提升空間，工業(yè)規(guī)模應(yīng)用時(shí)采用提高電流、電壓和液態(tài)氫流量方法可提高電纜輸電量。預(yù)計(jì)該電纜在未來有可能實(shí)現(xiàn)10 GW的傳輸目標(biāo)。該研究證實(shí)采用低成本材料實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)輸電電纜大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用可行性，對于幅員遼闊且現(xiàn)有輸電設(shè)施無法滿足輸電需求的俄羅斯而言具有重要意義。

摘譯自互聯(lián)網(wǎng)