聚变堆高温超导中心螺管线圈研制成功，上海超导供应全部REBCO带材
2026-06-27
近日，中国科学院合肥物质院等离子体所超导托卡马克团队研制的聚变堆高温超导原型磁体——高温超导中心螺管线圈顺利完成制备，通过满参数测试，性能指标国际领先。该线圈稳定载流60千安，储能6.03兆焦，最大磁场变化率每秒5.1特斯拉，接头电阻0.87纳欧，关键指标达到国际领先水平，实现了材料、设计、工艺100%的国产化。该线圈磁体是国际上首个基于CICC导体的、应用于实际工程聚变堆的高温超导聚变线圈，上海超导非常荣幸为其供应全部REBCO超导带材，公司副董事长洪智勇作为唯一的超导材料供应商代表应邀现场参加了磁体满参数运行仪式。
聚变用中心螺线管线圈磁体需要应对超高电流、超强磁场、快速变场等极端条件，对高温超导带材的要求极高，不仅需要带材在强磁场下具备优异的载流性能，还需要极强的力学特性。三年来，上海超导紧密配合中科院等离子所的研发节奏，持续优化带材制备工艺，克服重重困难才收获今日成果。过程中的首个里程碑是在2024年5月，由上海超导带材制备的CICC导体样缆在瑞士Sultan国际第三方实验室顺利通过大电流强磁场测试，验证了上海超导REBCO超导带材能够在BEST磁体的磁场和力学条件下稳定工作。通过了Sultan测试相当于拿到了超导材料能够用在全尺寸聚变磁体的入场券，迄今为止上海超导是唯一通过该测试的中国高温超导品牌。又经过了两年磨合高温超导子缆、导体和线圈的量产工艺并完成批量供货，终于在2026年6月，首个全尺寸中心螺线管高温超导磁体成功通过测试，这标志着上海超导的带材在完整尺寸的聚变堆磁体工程零部件中已得到成功应用，为后续支撑全球高温超导聚变应用的工程化发展注入了坚实信心！
可控核聚变装置进入工程实验堆阶段，对高温超导材料的需求巨大，本次试验成功的高温超导CS磁体，单个线圈就需要数百公里高温超导带材，虽然BEST装置是低温超导和高温超导混合路线，但总计也需要超过1500公里高温超导带材。国际上在建的其他同规模的全高温超导聚变堆对超导材料的需求都达到万公里级别。
高温超导中心螺管线圈磁体
测试现场
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日前，超导托卡马克团队研制的聚变堆高温超导原型磁体——高温超导中心螺管线圈顺利完成制备，通过满参数测试，性能指标国际领先。线圈稳定载流60千安，储能6.03兆焦，最大磁场变化率每秒5.1特斯拉，接头电阻0.87纳欧，关键指标达到国际领先水平，实现了材料、设计、工艺100%的国产化。
中心螺管线圈是托卡马克最核心的关键部件之一，主要承担装置启动、等离子体电流感应驱动、等离子体约束形态实时调控的核心功能，需在大电流、高应力、高频脉冲交变磁场等极端工况条件下实现长期稳定可靠运行。该磁体额定运行电流46.5千安，6组线圈最高运行磁场19特斯拉，磁场变化率不低于1.5特斯拉/秒，接头电阻小于2纳欧，极端工况适配难度、研制技术门槛极高。针对严苛的技术难度及装置极端运行条件需求，项目团队创新采用应力分散强力支撑结构与高低温混合磁体设计方案，围绕核心材料、结构设计、制备工艺、测试验证开展全链条技术攻关。先后攻克聚变堆高稳定性磁体设计、大电流高温超导导体研制、大截面导体小半径弯绕成型、超低阻超导接头制备、高强低温绝缘适配、高温超导磁体失超保护等十余项关键技术难题，成功完成首个聚变堆磁体制备和满参数测试，满足未来运行需求。
2023年9月通过磁体设计评审，2024年5月，完成首个高稳定性导体样品，成功通过瑞士sultan国际第三方实验室性能测试，实现10.85T背场下80kA稳定载流；2025年5月，建成完整高温超导导体、磁体研制生产线；2025年8月，完成第一根百米级高温超导CICC导体研制；2026年4月，完成第一个高温超导CICC线圈研制，并通过液氮测试。
针对未来聚变堆高场、大电流高温超导磁体的应用需求，超导托卡马克团队通过系统攻关与工程实践，掌握了高温超导磁体设计、制备与测试的核心技术，形成了完整的自主知识产权体系，为下一步开展高温超导磁体在聚变堆运行环境下的长期服役奠定了坚实基础。
测试现场