超导超大型加速器

超导超大型加速器(Superconducting Super Collider,简称SSC)是一座圆形粒子加速器。这一加速器原计划于1980年代建在美国得克萨斯州,直径为87公里(其面积相当于日本东京23区),隧道位于地下70米,是一座使用超过一万个超导电磁铁的超大型研究设施。粒子束的总能量为40 TeV,为20 TeV的等能量质子束对撞,预计将可以产生并观测到理论预期的希格斯玻色子(这是由粒子物理学标准模型所预言,但尚未发现的粒子)。计划主持人为美国德州大学与哈佛大学的物理学家罗伊·施韦特斯(Roy Schwitters)。

超导超大型加速器基本信息

中文名称 超导超大型加速器 外文名称 Superconducting Super Collider
简称 SSC 性质 圆形粒子加速器

在设计与第一阶段的建造期间,便逐渐开始有不少人士对于这个预期高达82.5亿美金的建设计划提出争议。尤其对这笔相当于美国国家航空航天局NASA兴建国际太空站(MKC)的经费,不断有相当的批评。异议者认为美国没有足够的经费,以同时负担这两个计划。

这个计划于1993年被美国国会取消。这包含了许多的原因,但真正的主因仍有争议。这些因素包括了预算的大量增加、没有得到其他国家如日本等的合作资助、能源部官员与物理学家的内部管理上对立、以及90-91年东西德统一和苏联瓦解之后冷战结束,美国不再需要证明自己在科学上的优越地位等。还有人认为同样的花费,可以为更多中小型的实验提供经费,从而有相当的科学成就。同时美国国会希望能够减少预算,而当时身为美国民主党的德州州长安·理查兹(Ann Richards)与美国总统克林顿,也不愿意支持这个由美国共和党前州长与前总统雷根与布什所发起支持的计划。还有其他如超导磁铁的生产困难等种种原因,造成了计划的中止。

超导超大型加速器计划的取消,使所在地附近南部达拉斯机场的扩张陷入停滞,并造成了周边地区(特别是达拉斯)的轻微经济衰退。计划中止前,在大量设施的建设上的花费已接近20亿美金。

超导超大型加速器造价信息

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The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? by Leon Lederman, Dick Teresi (ISBN 0385312113)

A Hole in Texas by Herman Wouk, Fiction, Little, Brown

The Dead Collider by Bruce Sterling, F&SF Science column #13 (July, 1994)

A Tale of Two Cultures: Building the Superconducting Super Collider, 1988-1993 by Michael Riordan. Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 32(1), pp. 125–144 (Fall, 2001)

The Demise of the Superconducting Super Collider by Michael Riordan. Physics in Perspective, 2(4), pp. 411–425 (December, 2000)

The Superconducting Super Collider Project: A Summary, in High Energy Physics Advisory Panel's Subpanel on Vision for the Future of High Energy Physics, Sidney D. Drell, Chair. U.S. Department of Energy (May, 2004)

^ Alvin W. Trivelpiece(2005年).Some Observations on DOE's Role in Megascience.History of Physics Forum, American Physical Society. Trivelpiece recounts hearing "about a conversation between the Governor of Texas, the Honorable Ann Richards, and President Clinton early in his administration. He asked her if she wanted to fight for the SSC. She said no. That meant it would no longer be an administration imperative...."

^ Jeffrey Mervis and Charles Seife(2003年3 October月)."Lots of reasons, but few lessons".Science,302(5642):38-40.

^ Jeffrey Mervis(2003年3 October月)." Scientists are long gone, but bitter memories remain".Science,302(5642):40-41.

个系统的名字最早出现在1983年12月美国国家参考设计研究中,其中包括了对于这个20 TeV对撞能量的设备、有关技术以及经费来源的可行性评估。经过了在1980年代中期美国能源部的积极评估,有关方面于1987年开始选择建设地点,期间有20个以上的州积极争取。到了1988年11月,终于决定选在美国德州Waxahachie近郊,并于1991年开始兴建。该地的有利条件包含位于达拉斯国际机场附近、当地的地质结构适合等,德州政府甚至出资达10亿美金。截至1993年底以前总共建立了有17座竖井,以及长达22.5公里的隧道。

超导超大型加速器常见问题

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美国

ISABELLE是1980年代中止的质子对撞机计划

费米国立加速器实验室将会于LHC开始运作后中止

欧洲

位于CERN的大型强子对撞器(LHC)是,已于2008年9月开始运作

德国

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由甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司自主设计制造的重大石化装备——10500m^2高效节能板壳式换热器,于2009年7月5日通过验收。这台国内单台换热面积最大的国产板壳式换热器,将应用于中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司1.0Mt/a芳烃联合装置上。该换热器的研制成功,说明国产板壳式换热器已跨入国际领先行列。

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真空超导是在“真空”状态下,使介质(超导液)发生相变,而产生“超导”现象。只要介质达到了设定的沸点,瞬间即能吸收大量的热,在真空状态下,以声音的速度向远端传递热量。它的热效率可达到95%以上,因此,大量的节省能源。如果用于采暖,它比水暖系统要节省50%左右。真空超导技术是当今超导传热和高效换热新技术,因此,在当今能源紧缺的时代,该技术就成了世界各国所关注的热门节能技术。

太阳能超导采暖技术是当今世界超导高效传热新技术,是一种高效节能新技术。它以音速传热,热效率可达到95%~98%以上,与水暖供热相比,真空超导采暖要比水暖节能50%以上,因为水暖的热效率仅为34.75%。太阳能超导采暖技术的研发与应用,适应了当前经济发展的需要,有着无比的开发价值和广阔的市场,凡是有能源的地方都可以使用,用途广泛,可以使用于:采暖运用、烘干房运用、真空超导空调、真空超导燃煤气化炉、热风机、热风炉。

针对大庆油田常用的清防蜡技术存在污染油层、成本高和能耗高的现状,文献 提出了利用地热资源和真空管超导传热原理,将加入超导介质的真空密闭双层(或单层)空心抽油杆下入到地层温度为60~80℃的井段,通过大地温度将超导液体加热汽化,迅速将大地温度传到整个抽油杆密闭空间,加热井筒内的混合油液,使井筒内液体温度高于结蜡温度,实现低成本、无污染清防蜡的目的。理论上,只要选择合适的空心抽油杆参数和超导液,下到合理的深度,充盈的地热资源就可以满足对井筒内液体加热的需要。与常规抽油机井相比,采用该新型防蜡工艺技术,每年每口井可节省采油费用0.67万元。

1931年美国的范德格拉夫(R.J.Van de Graaff)发明了静电加速器,质子能量达到1.5MeV。串列加速器就是在静电加速器基础上发展起来的、由两段(甚至三段)静电加速器组成的加速器。

衡量加速器性能主要看加速粒子所能达到的能量和粒子流的强度(流强)。按照粒子能量的大小,加速器可分为低能加速器(能量小于100MeV)、中能加速器(能量在100MeV~1GeV)、高能加速器(能量在1GeV~1TeV)和超高能加速器(能量在1TeV以上)。目前低能和中能加速器主要用于各种实际应用。

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