中科院强磁场科学中心水冷磁体运行电流正如一群性烈、自由的草原野马。其强度达上万安培谓之“性烈”，只要是导体就顺着“走”谓之“自由”。那姑且把“电流密度”看作是这个群体中一匹匹的小烈马，水冷磁体设计人为驯服使其按照指令“行动”花了不少心思。驾驭一匹野马，御马者当然首先要摸清楚马的性情。

什么是电流密度呢？水冷磁体中电流密度（包括大小和方向）是描述线圈导体中某点电流强弱和流动方向的一个参量。其大小为流过该点并与之垂直的单位面积上的电流。线圈的性能与电流量紧密相关，而电流密度又是由导体的尺寸来决定的。

如果不采取措施，整个线圈在轴向上从上到下，距离中心轴相同点的电流密度大小都是相同的（还记得jr=j1·a1/r等计算吗？有兴趣可以了解，当然也可以置之不理，这里允许你知其然不知其所以然），但这样可不行，水冷磁体设计人员为目标设计采用的方法就是：把电流密度沿轴向的分布作优化（起个英文名字就是：Opti-Current Density up Grading）。

如何达到目的呢？这里假使你知道了水冷磁体的导体是比特片而非常见的导线：事先计算好在线圈两端什么尺寸范围开始优化，之后，开始变换每匝线圈厚度，即采用不同的装配方法使每匝内包含不同数量的比特片，如中间部分12片为一匝，那两端可以24片为一匝，或者更多等等，这是一个渐变的过程。（匝：只要学过初中物理你就应该知道什么是匝，简单讲就是电流转一圈走过的电路）。

这就是水冷磁体研制人找到的驾驭“电流密度”这匹野马一种行之有效的方法。强磁场中心五台水冷磁体设计均使用了这种优化方法。与优化前比，通入相同的电源功率下产生更强磁场，同时还减弱了线圈两端的电磁应力，起到一箭双雕的功效。

虽然减弱两端线圈内部电磁应力听起来像“副作用”，作用却至关重要。这里顺便也说一点：线圈内部比特片有一秘密武器可抵抗电磁应力，称之为“磁场箝位”，中间的线圈相互吸引就像异性相吸的磁铁一样，即使电磁应力迫使它们向外膨大，磁场箝位仍把它们束缚在一起。但如不作优化，在两端磁场箝位则不足以抵抗电磁应力，这种现象就导致了两端和中间的比特片膨大不一致，造成比特片冷却孔错位、最终堵塞冷却水流通道的现象发生，以致导致严重后果。

驯服电流密度只是间接目的，可别忘了“强磁场”，当然追求更高的磁场强度才是我们的终极目的。

利用了电流密度优化技术，一号水冷磁体场强增加了0.879T，五号水冷磁体场强增加了0.873T。可别瞧不起这不到一个特斯拉的磁场强度，这在极端情况下却是难能可贵的。就如登山运动员，在登顶之前最后迈出的几步都事关成败。

整个故事听起来似乎简单，如要深究实则不易。中科院强磁场中心就因为有“御马有道者”，所以才“培育”出一匹匹“良马”，水冷磁体先后刷新了三项领域内国际纪录。