超导体 — CAE术语解说

超导体是在特定温度（临界温度Tc）以下电阻完全为零的现象。从电磁场分析的角度来看，就是处理「电阻率ρ=0的完全导体」。在MRI超导磁体中，一旦通入电流，电流会永远流动并维持强大的磁场（1.5～3T）。由于焦耳损失为零，通常的铜线圈所无法实现的电流密度（数千A/mm²）可以通过。

基本上遵循与普通导体相同的Maxwell方程，但需要考虑超导体特有的现象。首先，「迈斯纳效应」使外部磁场无法进入超导体内部（完全反磁性）。此外，当临界磁场、临界电流密度或临界温度中的任何一个被超越时，超导体就会失效，发生「淬火」现象。淬火分析是电磁-热耦合的过渡问题，局部恢复常态的部分会产生巨大的焦耳热并急剧扩大，因此是非常严苛的模拟。

当超导线圈的一部分因某种扰动（机械扰动、中子辐照等）而局部超过Tc时，该部分从超导态恢复到常态，产生巨大的焦耳热。这种热传向周围，进一步扩大常态区域——模拟这种连锁崩溃。在核聚变反应堆ITER的环形磁场线圈设计中，这种淬火分析是安全评估的核心。

超导线圈的磁场计算也是基于Maxwell方程。电流密度大到数个数量级是其特点。

电感、磁场、电流密度是超导线圈设计的基本参数。

是的。超导线圈中储存的能量达到GJ（吉焦）量级，淬火发生时，必须安全地散耗这些能量，淬火保护系统的设计也是CAE的重要角色。