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科技日报 2010 年 10 月 22 日 星期 五
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本报记者 常丽君 综合外电
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未来一根超导电缆有望取代多根铜电缆。3 R5 `- q5 t4 Z9 ^8 d, K' W
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今日视点
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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。: Z* D# N, P5 w, N; |) i
& d: m( y# o, }0 t: j& c 韩国订购3000公里超导线材
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! I$ n: j! d: s, A4 Q: k. F( Q 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。( U+ r' v3 S. X- b
$ n* a4 `9 k- z7 O 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。& e5 h3 I" Y# S" i/ n# W% s
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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。0 v4 O7 a3 `) M0 k
) H& U( {# [) [$ S0 G V0 k/ K; [ 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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6 K4 c6 S2 l& Q4 Z. ^0 S “时尚运动”推进“超导时代”3 }2 ^8 K" W. y- H& r7 V& w
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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。1 h9 L; Y4 D0 \5 Y" Z
- g( y9 S1 q& z7 b, f 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。
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% s2 B0 K7 z' \6 a 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。- a ^+ W+ A2 Q1 V2 B
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降低成本才是变革
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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。
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. y0 |1 L9 D; O1 I; o 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。) G4 g/ l: _: q ?! p3 H" W3 i
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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。
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+ Z; d: s1 ]2 _4 e. E 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