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日本政府新制定超导领域今后20年技术战略路线图

编辑 admin / 2006-05-30

  基于约400名各方面专家的工作,日本经济产业省最近发表了到2020年的技术战略路线图。该路线图将各种战略技术分为通讯、生命科学、环境与能源、和制造业四个领域,这四个领域共包括24个方面,超导技术是其中的一个方面1,并命名为“Superconducting Serving a Society, A Society in 2020”。由于超导技术牵涉面广,该路线图将其分为四个部分:1、能源电力(发电技术、输配电技术、能源储存技术);2、工业交通(磁场应用技术、计测仪器技术、发动机技术、列车用变压器技术);3、医疗诊断(磁体应用技术、加速器应用技术、高频器件技术、SQUID应用技术);4、信息通讯(计算机网络机器技术、无线存取访问机器技术、计测仪器技术)。同时,把超导线材、块材、器件以及制冷和低温技术作为公共基础技术划分出来。此路线图明确阐述了超导技术每一个领域所要发展的核心技术及其时间表。

  日本超导领域的技术战略路线图提出了要在2020年实现超导技术为社会服务的前景。其进度预期为:2010年大多数超导技术开始进入应用,而在2020年达到普及。在强电应用方面,该路线图重点列举了超导储能(飞轮和SMES)、限流器、电缆、变压器、调相器、发电机、电动机、磁悬浮列车、和各种强磁场装置(强磁场材料加工处理装置、磁分离装置、加速器等)。其中到2010年、SMES的储能达到数十kWh; 限流器:1-4kA,66kV; 电缆:1km,3-5kA,AC66kV, DC115kV; 变压器:20MVA, 66kV; 风力发电机:1-5MVA; 用于20英寸单晶炉的超导磁体;电动机:1-3MW, 200-300rpm; 列车用变压器:4MVA。

  在此路线图中,高温超导技术占有很重要的地位。自1986年高温超导材料被发现以来,日本政府就把这种材料的应用研究作为最重点的课题之一予以大力支持。最有代表性的是在1988年成立的旨在推动此项技术发展的日本超导产业技术研究中心(ISTEC)的非营利性组织。但是随着因这种材料的应用研究的难度而退出的日本企业的增多,日本政府曾经一度将高温超导技术研究从其主体计划中剥离。但是,高温超导材料被发现20年后的今天,日本经济产业省又重新将其纳入主体计划中。在高温超导线材方面,该路线图提出了到2010年,低交流损耗、低成本的Bi系高温超导导线开始普及,而到2015年,Y系涂层导体(二代高温超导导线)开始普及。具体的指标为:2008年,Bi系高温超导导线临界电流要达到200A/4mm (77K、0T), Y系涂层导体临界电流要达到300A/cm (为Bi系导线的一半)2; 到2010年,Bi系高温超导导线的临界电流要达到300A/4mm、单线长度为2公里、价格为每千安培米1000元人民币(120美元);到2015年、Y系涂层导体价格为每千安培米1000元人民币。到2020年Bi系导线临界电流为500A/4mm、价格为每千安培米20-60元人民币;而Y系涂层导体的临界电流为500A/cm、价格为每千安培米10-40元人民币。

  日本的住友电工、石川岛播磨重工、东芝、古河电工等企业,已先行于经济产业省的技术战略路线图,进行着有关高温超导技术的系统研究工作,并已在Bi系高温超导材料的制备技术及其在电缆、电机等领域的应用技术开发方面取得了令人瞩目的成果。日本政府希望通过此技术战略路线图的公开,再重新把更多的相关企业吸引回来,以期推动此项技术的发展,并在这项高技术领域中保持世界领先地位。

  综上所述、日本将超导技术作为24个战略技术之一加以规划,提出了要在2020年实现超导技术为社会服务的基本前景。在高温超导线材方面,该路线图提出了到2015年,Y系涂层导体开始普及,在此之前Bi系导线将是超导应用器件研发的主要担当材料。

注示说明:

1、24个方面为:1)半导体;2)存储和记忆; 3)计算机; 4)网络; 5)显示; 6)软件; 7)新药; 8)诊断治疗仪器; 9)再生医学; 10)CO2 固定和利用; 11)佛利昂检测; 12)化学物质综合管理; 13)3R; 14)机器人; 15)飞机; 16)空间; 17)纳米技术; 18)部件; 19) MEMS; 20) 绿色生物技术; 21) 能源; 22) 超导技术; 23) 癌病对策; 24) 人间生活技术。
2、Bi系导线一般为4mm左右、临界电流一般指4mm宽的导线的临界电流。而由于历史原因,Y系导线的临界电流一般指10mm宽的导线的临界电流。因此要将两种导线的临界电流作比较的话,需比较同样宽度的导线。例如200A/4mm 的临界电流相当于 600A/10mm。

背景资料:日本技术战略路线图

  日本经济产业省,从2001年开始,为最终达到其制定的政策目标,明确研究开发投资重点,着手实施了一项研究开发程序计划。在2005年,为使日本的产业能够领先于其它国家,进行持续的、独立自主的技术创新,进一步明确了必须优先发展以产业化为焦点的研究开发项目,并向重点战略技术领域进行倾斜,依照此原则制定了未来技术战略路线图。此技术战略路线图包括了半导体、计算机、机器人、纳米技术等20项核心战略技术,分属于通讯、生命科学、环境与能源、制造业四大领域。2006年,又发布了名为技术战略路线图2006的新版本计划。此新公布的版本中增加了超导技术、能源、癌病对策及人间生活技术的四项战略技术。

备注:
1、 相关数据及信息来源于NIKKEI NANO BUSINESS(2005.11.28 No.26)登载的有关高温超导技术在输电和船舶领域的大规模应用开始的评论文章特集,以及日本经济产业省于2006年5月公布的技术战略路线图2006新版本计划http://www.meti.go.jp/committee/materials/downloadfiles/g60426a04-2j.pdf)。
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