英國托卡馬克能源公司宣布，它已經(jīng)建造了世界上第一套新一代高溫超導(dǎo)(HTS)磁體，將在聚變電站的相關(guān)場景下進行組裝和測試。

工人們標(biāo)志著用于Demo4設(shè)施的第一套高溫超導(dǎo)磁體的完成(圖片：托卡馬克能源)。

托卡馬克說："創(chuàng)造清潔、可持續(xù)的核聚變能源需要強大的磁場來限制和控制極熱的、帶正電荷的氫燃料，它會變成比太陽熱幾倍的等離子體。“

這家總部位于牛津郡的公司的新 Demo4 設(shè)施將由 44 個獨立的磁線圈組成，這些線圈是最近使用 38 公里的突破性 HTS 帶材制造的，它以零電阻承載電流，并且需要比傳統(tǒng)超導(dǎo)材料低五倍的冷卻功率。

HTS帶材是多層導(dǎo)體，主要由堅固的導(dǎo)電金屬制成，但內(nèi)部有一層關(guān)鍵的 "稀土鋇銅氧化物"(REBCO)超導(dǎo)材料涂層。這種磁帶通常是12毫米寬，厚度小于0.1毫米，REBCO作為薄涂層沉積。當(dāng)纏繞成線圈時，HTS帶材可以產(chǎn)生比傳統(tǒng)超導(dǎo)磁鐵高得多的磁場，同時占用的空間和需要的冷卻功率也小得多。

由14個環(huán)形場(TF)肢體和一對極形場線圈堆組成籠形結(jié)構(gòu)，Demo4的磁場強度將超過18特斯拉，比地球的磁場強近一百萬倍。它將需要在零下253℃的極低溫度下進行測試。

Demo 4的剖面圖(圖片：托卡馬克能源公司)

Demo4將展示所有線圈的相互作用，并將展示如何在托卡馬克配置中控制和保護一組平衡的HTS線圈。它還將產(chǎn)生大量的磁力，并在與核聚變有關(guān)的情況下對其進行測試。

位于牛津附近米爾頓公園的托卡馬克總部的Demo4的全面組裝將在今年晚些時候完成，測試將延續(xù)到2024年，為其先進的原型機ST80-HTS和隨后的聚變電站ST-E1的設(shè)計和運行方案提供參考。

托卡馬克能源公司首席執(zhí)行官Chris Kelsall說："托卡馬克能源公司一直是認(rèn)識到應(yīng)用和開發(fā)高溫超導(dǎo)技術(shù)用于聚變能源機會的先驅(qū)。從Demo4中獲得的經(jīng)驗將成為實現(xiàn)全球部署緊湊型、低成本球形托卡馬克電站的關(guān)鍵催化劑。"

托卡馬克公司HTS磁體開發(fā)經(jīng)理Rod Bateman補充說："這是一個巨大的、可見的時刻，我們真的很興奮，我們的磁體使球形托卡馬克的建造和運行成為可能，因此對于更快地在電網(wǎng)上獲得清潔、無限的核聚變能源來說是一個游戲規(guī)則的改變者。”

"Demo4將使我們能夠創(chuàng)造大量的磁力，并在聚變電站相關(guān)的場景中測試它們。重要的是，它將大大推進HTS磁體的技術(shù)準(zhǔn)備水平，這是我們在2030年代早期展示電網(wǎng)就緒的核聚變?nèi)蝿?wù)的一個關(guān)鍵部分。"

托卡馬克能源公司的路線圖是在2030年代中期部署商業(yè)聚變電站。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，計劃在2026年完成ST80-HTS，"以展示高溫超導(dǎo)磁體的全部潛力"，并為其核聚變試驗工廠ST-E1的設(shè)計提供信息，該工廠計劃在2030年代早期展示電力輸送能力--產(chǎn)生高達200兆瓦的凈電力。

1月，托卡馬克公司表示，它已經(jīng)與日本古河電工簽署了一項協(xié)議，為其ST80-HTS原型核聚變裝置提供 "幾百公里 "的HTS帶。HTS帶已被開發(fā)出來，并由古河公司提供，該集團的SuperPower Inc在美國紐約的工廠正在生產(chǎn)該帶。