近日，东江实验室联合中国科学院近代物理研究所、兰州大学，针对典型的REBCO高温超导绝缘线圈，自主构建了电磁-热-力多物理场耦合模型，开展了其失超及保护过程中力学及多场特性研究，求解并分析了高背景场下结构的应力、应变以及径向应变率的分布及演化等。相关成果发表在《材料》（Materials）上，标题为“Numerical Study on Mechanical Responses during Quench Protection in High-Temperature Superconducting Coils”，我实验室基于超导加速器技术的新一代重离子治癌装置关键技术研究团队关明智研究员为论文通讯作者。
REBCO（Rare-Earth Barium Copper Oxide，钡铜氧化物）高温超导带材因其在高磁场下具有较高的载流能力和机械强度，已经成为高磁场线圈的首选材料（≥25T）。REBCO高温超导线圈的失超传播速度较为缓慢，往往只有mm/s量级。当发生失超时，线圈结构内部很容易导致热量的累积，失超及保护过程中产生的高温度和高应力极易危害磁体的安全运行，严重时甚至可能导致磁体的永久破坏。因此，开展高温超导线圈失超及其保护过程模拟，探究失超保护过程中热学、力学响应的演化特征对于其失超保护设计具有重要意义。
相关数值结果首次验证前期项目组在国内外率先检测到的失超过程中应变突变的实验现象，为基于应变/应变率的高温超导结构失超检测方法提供了理论可行性。该研究成果对未来高场、高温超导磁体的设计、研制以及开发有效失超检测和保护提供了理论支撑。
“MPDI化学材料”网站将该论文评为“主编推荐优质文章”，并进行了专题介绍。上述工作得到了国家自然科学基金面上项目、广东省基础与应用基础研究基金联合基金重点项目和广东省重点领域研发计划项目的支持。
文章链接：https://www.mdpi.com/1996-1944/16/12/4356
“MPDI化学材料”网站链接：https://mp.weixin.qq.com/s/eKCO3pZLGvpd1kt26LPVOA
图1 高温超导绝缘线圈数值计算模型