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科技日报 2010 年 10 月 22 日 星期 五6 Q# x6 i+ D) p5 H$ k0 J
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本报记者 常丽君 综合外电 3 r" k5 P5 _/ ?/ ~5 y# Z- A$ N* f
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7 U& N* E& ]7 j- v ^ \0 C未来一根超导电缆有望取代多根铜电缆。$ A; Y+ S) u9 B I) b( o3 u! ~: p s
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今日视点
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6 \& L9 _' D& y! Z4 B# @' q 100多年前，荷兰物理学家海克·卡默林·昂尼斯发现，将水银在液氦中冷却，它的电阻会突然消失。100多年后的今天，超导线材终于将用来构建国家电网。
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# T, s3 a4 M* t9 g/ V" z 韩国订购3000公里超导线材
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, U2 B1 L! h! v# D* e: F) d 日前，位于韩国首尔外围安阳市（Anyang-si）的一家公司——LS Cable公司向马萨诸塞州德文斯市的美国超导公司签下了订购3000公里超导线材的订单。这是韩国自去年4月向美国超导公司订购80公里长的高温超导线材之后，最大的一笔商业订单。# \6 \. @! Y6 V& P, d( W! ]8 x
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同样体积下，超导线路传输的电量是传统铜导线的10倍。尽管仍有一些电力损失，还需要用液态氮来给电缆制冷，用超导线制成的电缆效率仍然比铜线要高，它在传输过程中，只以热的形式损失7%到10%的电能。
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- M; _2 V9 g% ?" U 韩国去年推行“绿色新政”，希望刺激经济增长并引领绿色科技潮流。为了建立起高效强大的“时尚电网”，让电力系统更加绿色环保，他们对超导技术充满了兴趣。去年LS Cable公司向美国订购的线材，将安装在韩国首尔附近韩国电力公司（KEPCO）的商业配电电网中。
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美国超导公司并没有说明韩国今年订购如此大量超导线材的意义，但公司通讯部运营总监杰森·弗雷德特说，LS Cable公司将用新订购的超导线材来架构20个公里级电路，作为韩国电力网络现代化项目的一部分，该项目首先在其首都首尔开始。
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* J1 J& ?2 K! r( w; I “时尚运动”推进“超导时代”
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6 d& q5 R4 N. G. y; v+ [ 用这些超导线来发展现代电网，更像是一次“时尚运动”而非技术变革。但韩国作为世界绿色技术领先国，在高效能源和替代能源技术方面的投入确实远远超过其他很多国家。2009年，韩国总统李明博提出了为期5年的“绿色增长”计划，包括建设新电网，这也是韩政府整体激励措施的一部分。" h7 i3 `% a! b4 d# D
o8 a6 N0 K, T: v% k 用超导电缆代替目前现有的电网系统，其实并不像听起来的那么复杂。英国布里斯托尔大学物理系教授安托尼·凯灵顿说，因为现有的铜电缆也需要制冷系统，基本上，仅仅需要换一种不同的制冷剂就行了。
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弗雷德特解释说，真正的不同在于变电站，这里需要用一个小型的泵设备让液氮在电缆中循环。但是从外部来看，甚至分辨不出传统的电缆和超导电缆有什么区别。花很长时间和很多资金去构建电力设施，付诸使用，不能仅仅是为了它们听起来跟传统电缆很不一样。7 ]+ P+ l% |9 S, ^$ g" n8 G: }
# R- t: Y ^2 k" W, ?, F0 e 弗雷德特表示，希望其他国家也能转向研究一种陶瓷化合物——钇钡铜氧（YBCO）来开发超导材料。他说，韩国将由LS Cable公司搭建3个主要电力网络，美国也有兴趣使用超导电缆，中国也正在研究自己的项目，市场最终会发展起来，超导材料可能在未来的几年中得到广泛应用。
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3 @$ }; a- i- ^1 x3 d) Y 降低成本才是变革' Z$ a0 Q, e0 x. J1 `0 P
0 f) _4 M$ {8 E" o' P 高温超导是与低温超导体相对而言的，低温超导金属必须用液氦冷却到30K（零下243摄氏度）以下才能实现超导，当电流超过某个临界值时，还会失去超导性。因此，开发一种可用于商业化生产的超导体，就集中在高温超导材料上。高温超导体比低温超导体能传输更大的电流， 而YBCO成为最被看好的材料。 A$ w; R) [1 o7 `6 A
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它首次发现于1986年，能在93K（零下180摄氏度）时仍然保持超导性，这就意味着可以用液氮来制冷。它只是“高温”超导陶瓷材料家族中的一员，但专家预测，YBCO是最有可能让世界电网变得充满活力的材料。英国剑桥大学超导工程教授戴维·卡德威尔说，作为一种易碎的陶瓷材料，人们很难设想将它拉成导线。以前的商业化尝试，致力于将YBCO晶体粉末装入金属管中，这是一个昂贵且耗时的过程。3 W- K, t) u0 l9 W0 R) Z
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YBCO花了将近25年时间来实现商业化。美国超导公司用YBCO作为内芯来制造超导线，外面涂覆一层铜、不锈钢或黄铜以增加强度。三氧化二钇（Y2O3）纳米点分布在YBCO涂层上，能使电流稳定地通过。通过控制导线周围的磁场，可使电流传输能力大大提高。弗雷德特说，我们已经使这一过程的成本大大降低，当大规模生产的时候，制造导线必然更加便宜。目前不管是在美国还是在欧洲，很多试验都已成功，YBCO导线带来的利润将会越来越大。, V4 l' E) ~" V3 W( r
0 P3 _6 [" N% h/ A% b 技术上的突破虽然让超导电缆商业化的前景更加光明，然而卡德威尔认为，这只是一种进步，还不能称为变革。只有让电缆的价格下降到能被广泛接受的程度，才是真正的变革。 |
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发表于 2010-10-22 16:36:50