仿星器作為未來聚變能系統極具前景的設計之一，其優勢在于能借助高度復雜的磁場將數百萬攝氏度的等離子體約束在穩定狀態。這種磁場一般由大型三維線圈產生，如位于格賴夫斯瓦爾德的馬克斯·普朗克研究所(IPP)的文德爾斯坦7-X仿星器所使用的線圈，它是世界先進仿星器代表，其線圈由超導材料制成，冷卻至約4開爾文(零下269攝氏度)時可無電阻傳輸電流。

對于未來核電站而言，高溫超導體(HTS)是頗具前景的選擇。這類材料在極高溫度(甚至高達93開爾文，即零下180攝氏度)下就能實現超導，或在較低溫度運行時產生更強磁場，有助于設計更緊湊、經濟的聚變反應堆。

然而，建造此類線圈面臨重大設計與工程挑戰。高溫超導材料機械性能脆，需以“帶材”形式沉積在堅固基底上才能使用，且不能過度拉伸，否則會失去超導特性，而現代仿星器設計所需的非平面線圈形狀，更增加了難度。此外，高溫超導帶材及線圈受聚變反應堆產生中子的影響情況尚不明確。

為此，德國聯邦研究部(BMFTR)提供700萬歐元資金，支持研發更堅固耐用、更適合聚變應用的高溫超導帶材和線圈。該項目由位于伊斯馬寧的THEVA Dünnschichttechnik公司牽頭，獲525萬歐元資金，正在開發新型復合高溫超導帶材以滿足聚變裝置嚴苛要求。位于慕尼黑附近加興的獨立物理研究所(IPP)協助研究材料開發，包括制造非平面線圈所需的特性及小型測試線圈性能的實驗驗證，獲94.8萬歐元資助。慕尼黑工業大學的海因茨·邁爾 - 萊布尼茨研究中子源(FRM II)則研究中子輻照對帶材性能的影響。

該項目IPP部分組長兼首席研究員Eve Stenson博士解釋，未來聚變電站的線圈需承受極端條件、產生強磁場、在低溫下可靠運行且尺寸達幾米，但新型高溫超導帶材和線圈設計仍存在基本問題，可通過小規模、低磁場、快速原型制作及公私部門迭代研究解決，這正是項目目標。

“HTS4Fusion”項目特別重視對JANUS(“聯合傾斜非常規超導體”)概念的測試。JANUS方法采用多層復合結構，如由導電夾層連接的兩個超導層，實現各層有效電流共享，提升線圈整體載流能力和堅固性，還能更好適應仿星器復雜磁場分布。

Stenson博士稱，團隊目標是幫助THEVA公司生產更適合制造仿星器線圈的高溫超導帶材，并提供基于原型測試驗證的模擬和設計計算的詳細規格。團隊借鑒了之前使用各種高溫超導線圈進行基礎等離子體科學實驗的經驗。

仿星器磁體設計的關鍵問題是臨界電流的各向異性，高溫超導磁帶在零電阻下承載的最大電流受溫度、場強及磁帶與磁場夾角影響。當磁場相對于磁帶表面傾斜30度時，THEVA磁帶性能達峰值。JANUS概念提出結合兩個不同取向的HTS層利用這種角度依賴性，但其進一步發展需額外計算和實驗驗證。IPP團隊將利用相關背景，將JANUS帶材塑造成非平面線圈幾何形狀，優化帶材纏繞角度、選擇支撐材料并實施受控低溫冷卻。

Eve Stenson的團隊還借鑒了之前項目經驗，如為EPOS(優化仿星器中的電子和正電子)裝置使用并致力于開源設計軟件SIMSOPT，將高溫超導機械應變約束納入仿星器設計優化。

首批測試線圈正在定制的3D打印繞線框架上構建，并在約20開爾文(零下253攝氏度)溫度下測試。Stenson博士表示，這些測試對了解復合帶實際性能至關重要，只有通過實驗驗證設計，才能確保未來磁體系統有堅實基礎。

除機械強度外，IPP研究人員還將研究線圈熱性能，如電流共享過程中的散熱效率。演示線圈直徑幾十厘米到一米，相當于反應堆規模系統尺寸的四分之一以下。Stenson博士總結，若在小規模上成功構建性能更高、更堅固的高溫超導仿星器線圈，成果可擴展到更大尺寸、磁場更強的聚變系統。

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