3月4日，麻省理工學院報道其構(gòu)建的高溫超導磁體已經(jīng)通過了凈功率輸出和潛在功率輸出的測試，證明了該設施的高效和穩(wěn)定，及應用于核聚變裝置的可行性。這一成就展示了高溫超導材料在聚變發(fā)電技術(shù)革命中的潛力，為未來的聚變裝置奠定了堅實的科學基礎(chǔ)。麻省理工學院等離子體科學與聚變中心(Plasma Science and Fusion Center, MIT PSFC)與其衍生公司聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司(Commonwealth Fusion Systems, CFS)于本月在IEEE Transactions on Applied Superconductivity特刊發(fā)表了六篇論文，聚焦于SPARC環(huán)形場模型線圈(TFMC)計劃，詳細介紹了磁體的設計、制造和性能評估。

TFMC計劃旨在設計、建造和測試一種高場(約20T)、聚變規(guī)模(約3m)的高溫超導環(huán)形場線圈，采用稀土鋇銅氧化物(REBCO)這一新型材料添加到聚變磁體中。這六篇論文全面介紹了該計劃的背景、目標、活動和成就，涵蓋了從技術(shù)和程序概述、磁體設計、制造和組裝，到測試設施建設、電流傳輸系統(tǒng)設計、低溫冷卻系統(tǒng)性能，以及實驗評估和模型驗證等多個方面。這些成果展示了高溫超導磁體技術(shù)在推動高磁場通路到緊湊型凈能量聚變機器方面的重要作用。每篇論文所涵蓋的主題領(lǐng)域的簡要摘要如下。

①“SPARC環(huán)形場模型線圈計劃介紹”一文中，Hartwig 等人對整個 TFMC 計劃進行了獨立的、高層次的技術(shù)和程序概述，為理解本期特刊中的其他論文提供了背景[1]。

②“SPARC環(huán)形場模型線圈的設計、制造和組裝”中，Viera等人對磁體要求和概念設計、磁體主要部件的工程、制造和組裝(包括磁體內(nèi)的儀器包)進行了技術(shù)概述[2]。

③“SPARC環(huán)形場模型線圈的新型超導磁體測試設施”，Golfinopoulos等人描述了測試模型線圈所需的測試設施。該文件包括磁體的電氣和低溫服務、與設施運行和被測磁體表征相關(guān)的儀器和控制，以及整個設施基礎(chǔ)設施[3]。

④“適用于SPARC環(huán)形場模型線圈的設計(50 kA容量，氮氣冷卻，可拆卸電流引線)”，F(xiàn)ry 等人介紹了用于將電流從測試設施的室溫電源傳輸?shù)?20 K 的 TFMC 磁鐵的電流引線的設計和操作。此外，還介紹了基于VIPER REBCO電纜的REBCO冷總線系統(tǒng)，并概述了電流引線內(nèi)的儀表情況[4]。

⑤“SPARC環(huán)形場模型線圈項目的基于低溫制冷器的超臨界氦循環(huán)系統(tǒng)”，Michael等人介紹了基于TFMC測試活動期間的600 W、20 K低溫冷卻器氦低溫系統(tǒng)及其性能[5]。

⑥“SPARC環(huán)形場模型線圈的實驗評估和模型驗證” ，Whyte等人展示了在TFMC實驗測試期間獲得的結(jié)果的集合，并從驗證用于預測TFMC性能的計算模型的附加視角[6]。

參考文獻

[1] https://ieeexplore.ieee.org/document/10316582/

[2] https://ieeexplore.ieee.org/document/10411128

[3] https://ieeexplore.ieee.org/document/10387711

[4] https://ieeexplore.ieee.org/document/10400852

[5] https://ieeexplore.ieee.org/document/10315227

[6] https://ieeexplore.ieee.org/document/10316632

[7]Tests show high-temperature superconducting magnets are ready for fusion.https://news.mit.edu/2024/tests-show-high-temperature-superconducting-magnets-fusion-ready-0304