在一座小岛上，他们打破稳态强磁场世界纪录

42.02 万高斯稳态强磁场水冷磁体。

■本报记者 王敏

在合肥西北郊的一座小岛上，王灿与同事正马不停蹄地开展下一代大功率高稳定度直流电源技术研究，以期进一步提升电源的技术性能指标，为未来建设更强、更稳定的稳态强磁场提供供电条件。

高级工程师王灿是中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心电源系统的负责人。就在一个多月前的9月22日，他与同事成功输出32.3兆瓦电源功率，助力强磁场科学中心自主研制的水冷磁体产生了42.02万高斯的稳态磁场，打破了此前由美国同类型磁体产生的41.4万高斯的世界纪录，成为国际强磁场水冷磁体技术发展新的里程碑。

这也是稳态强磁场实验装置继2022年混合磁体创造45.22万高斯的世界纪录之后，取得的又一项重大技术突破。

拿下一项“单打冠军”

强磁场是现代科学实验最重要的极端实验条件之一，在这种条件下，物质特性会发生改变。科学家通过分析这些新现象背后的规律，有可能获得重大发现，因此，强磁场被誉为“诺贝尔奖的摇篮”。到目前为止，全球有19项与强磁场有关的成果获得了诺贝尔奖。同时，强磁场还能带来更多的重要应用。

强磁场科学中心学术主任、研究员匡光力介绍：“产生强磁场的方法通常有3种，科学家称之为3种磁体，即水冷磁体、超导磁体以及由水冷磁体和超导磁体组合的混合磁体。”

其中，水冷磁体是科学家最早使用的类型，磁场调控灵活快捷，具有迄今磁场强度远高于超导磁体的优势，为物质科学研究提供了可靠和高效的实验条件。

4年前，强磁场科学中心技术研制团队开始创新磁体结构，优化电源系统、水冷系统技术，最终创造了新的世界纪录——42.02万高斯的稳态磁场。

“水冷磁体、超导磁体都是‘单打高手’，混合磁体是‘混双组合’。”匡光力将稳态强磁场技术的发展形象地比作乒乓球赛场上的竞技，“我们在2022年曾以综合优势问鼎‘混双冠军’，现在又在水冷磁体领域有了新突破，拿下了一项‘单打冠军’。”

让青年人当“主角”

匡光力介绍，水冷磁体的成功运行有赖于3个要素——水冷磁体的设计及研制、大功率电源的稳定输出、去离子水冷却系统的正常运行。

这3个子系统被一个“总开关”——中央控制系统控制，而张俊正是“总开关”的负责人。在这项工作中，他带领团队进一步提高了中央控制系统的控制保护能力，为整个磁体运行提供了强大的安全保障。

张俊的另一个身份是强磁场科学中心党委委员，因此，他一直在思考如何促进党建与科研的有效融合，为青年科技骨干成长提供平台。他认为，个人成长应融入具体工作中，要让青年人在科技攻关中挑大梁、当“主角”。

张俊介绍，2022年4月，在中国共产主义青年团成立100周年之际，强磁场科学中心成立了包括高场磁体技术青年创新突击队、高场运行青年创新突击队、低功耗量子材料青年创新突击队等在内的6支青年创新突击队。同年10月，为凝聚更多青年人才，更好发挥青年党员的先锋模范作用，强磁场科学中心党委将“创新突击队”升级为“创新先锋队”。

水冷系统负责人、高级工程师唐佳丽是高场运行青年创新先锋队的一员，也是一位老党员。每周三是她值班的日子，早上8点，她准时来到中控室查看控制屏幕上的各项运行数据。检查无异常后，就开始在系统现场巡检。其余时间她主要从事大功率水冷系统节能优化设计及水蓄冷技术相关研究。

“装置运行不是启动一个按钮就能正常运转的。这些屏幕的背后，是很多设备在同时运行，任何一个地方出现故障，都可能导致实验无法进行。”唐佳丽说。

2022年8月的一天，给唐佳丽留下了深刻印象。“就在混合磁体调试的前一天，一台制冷设备出了问题。当天，合肥室外温度高达40摄氏度，我和一名女同志直接爬上5米多高的冷却塔顶检修，当时汗水流进眼睛，辣得睁不开。我们当时的目标只有一个，把问题解决了。”

唐佳丽说：“为应对更高磁场强度带来的巨大热量，这次水冷系统从制冷、供冷及提纯等方面都进行了全面的性能升级，为水冷磁体提供了理想的运行环境，水冷系统团队在大功率冷却系统设计优化方面的技术水平也有了显著提高。”

2022年12月，强磁场科学中心党委在青年创新先锋队的基础上成立了青年理论学习小组，并以此为抓手，开展了理论学习、实践探索和科研攻关等活动。

过去，比特片是水冷磁体里的关键部件，每台水冷磁体由几千片比特片叠加而成。强磁场科学中心研究员房震介绍说：“在此次工作中，我们在比特片、磁体线圈、磁体结构3个层面进行了系统性技术创新，很好地解决了水冷磁体在极高场下面临的大电磁应力破坏和高功率密度冷却等难题，为水冷磁体强度实现新的突破提供了保障。”

房震介绍说，高强度高电导的金属合金材料对磁体的研制至关重要，这几年，他一直在寻找新的高性能导体材料。

就在今年6月初，强磁场科学中心党委像往常一样，组织青年理论学习小组成员赴外地开展党建交流活动。这次，他们的目的地是铜陵有色金属集团控股有限公司金威铜业分公司。

房震说：“这不是一次简单的外出学习，而是合作伙伴间深化交流的重要机会。通过实地参观金威铜业分公司的生产现场，大家深入了解了铜业生产的工艺流程和技术创新，充分交流了稳态强磁场实验装置与高性能材料的应用与需求。”

为中国强磁场事业贡献更多力量

此前，我国在强磁场研究领域几乎是一片空白，科学家不得不去国外强磁场实验室申请机时，不仅获批比例不高，等待周期也非常漫长。这制约了我国在该领域的科技进步。

国家高度重视重大科技基础设施建设，2007年批准建设稳态强磁场实验装置。从那时起，强磁场科学中心技术研制团队就有了一个坚定的信念——以为祖国研制大科学装置为己任，白手起家，攻坚克难。

2010年开始，稳态强磁场实验装置开始“边建设、边运行”，2017年9月27日，稳态强磁场实验装置通过国家验收并正式投入运行，使我国成为继美国、法国、荷兰、日本之后第五个拥有稳态强磁场装置的国家。

匡光力介绍，截至2023年底，装置已经运行超过60万个机时，为国内外197家用户单位提供了实验条件，开展了超过3000项课题的前沿研究，取得了一系列重大科技成果，如“首次发现外尔轨道导致的三维量子霍尔效应”“揭示日光照射改善学习记忆的分子及神经环路机制”等。

磁场越强，科学发现的机遇就越多。“此次水冷磁体的成功研制不仅进一步检验了高场水冷磁体技术，而且为凝聚态物理、材料科学等领域提供了强大稳定的实验条件，将更好地满足科研用户对快捷调控的稳态强磁场的实际需求。”匡光力表示，更重要的是，这项成果还为下一代稳态强磁场大科学装置的建设奠定了一项关键技术基础。

党建促科研，科研强党建。除了丰硕的科研成果，近年来，强磁场科学中心技术研制团队还先后获得了“全国工人先锋号”荣誉称号、中国科学院青年五四奖章团队等称号。目前，强磁场科学中心在职员工近200人，其中党员人数超过总职工人数的一半。近年来，强磁场科学中心还不断引导科技骨干向党组织靠拢。

平日里，王灿也会积极参加强磁场科学中心党委开展的党建活动，分享经验和心得。“这些交流让我感受到不同学科、领域思想的碰撞和共同进步的力量，也让我看到了党员在工作中的无私奉献和对科研执着追求的精神。”正是在这样的氛围中，王灿有了向党组织靠拢的想法。他说：“希望能够在党组织的引领下，进一步坚定自己的信仰，与团队一起为中国强磁场事业贡献更多力量，勇攀科技高峰。”