托卡马克能源公司完成了一套高温超导磁体

英国托卡马克能源公司宣布，它已经建造了世界上第一套新一代高温超导(HTS)磁体，将在聚变电站的相关场景下进行组装和测试。

工人们标志着用于Demo4设施的第一套高温超导磁体的完成(图片：托卡马克能源)。

托卡马克说："创造清洁、可持续的核聚变能源需要强大的磁场来限制和控制极热的、带正电荷的氢燃料，它会变成比太阳热几倍的等离子体。“

这家总部位于牛津郡的公司的新 Demo4 设施将由 44 个独立的磁线圈组成，这些线圈是最近使用 38 公里的突破性 HTS 带材制造的，它以零电阻承载电流，并且需要比传统超导材料低五倍的冷却功率。

HTS带材是多层导体，主要由坚固的导电金属制成，但内部有一层关键的 "稀土钡铜氧化物"(REBCO)超导材料涂层。这种磁带通常是12毫米宽，厚度小于0.1毫米，REBCO作为薄涂层沉积。当缠绕成线圈时，HTS带材可以产生比传统超导磁铁高得多的磁场，同时占用的空间和需要的冷却功率也小得多。

由14个环形场(TF)肢体和一对极形场线圈堆组成笼形结构，Demo4的磁场强度将超过18特斯拉，比地球的磁场强近一百万倍。它将需要在零下253℃的极低温度下进行测试。

Demo 4的剖面图(图片：托卡马克能源公司)

Demo4将展示所有线圈的相互作用，并将展示如何在托卡马克配置中控制和保护一组平衡的HTS线圈。它还将产生大量的磁力，并在与核聚变有关的情况下对其进行测试。

位于牛津附近米尔顿公园的托卡马克总部的Demo4的全面组装将在今年晚些时候完成，测试将延续到2024年，为其先进的原型机ST80-HTS和随后的聚变电站ST-E1的设计和运行方案提供参考。

托卡马克能源公司首席执行官Chris Kelsall说："托卡马克能源公司一直是认识到应用和开发高温超导技术用于聚变能源机会的先驱。从Demo4中获得的经验将成为实现全球部署紧凑型、低成本球形托卡马克电站的关键催化剂。"

托卡马克公司HTS磁体开发经理Rod Bateman补充说："这是一个巨大的、可见的时刻，我们真的很兴奋，我们的磁体使球形托卡马克的建造和运行成为可能，因此对于更快地在电网上获得清洁、无限的核聚变能源来说是一个游戏规则的改变者。”

"Demo4将使我们能够创造大量的磁力，并在聚变电站相关的场景中测试它们。重要的是，它将大大推进HTS磁体的技术准备水平，这是我们在2030年代早期展示电网就绪的核聚变任务的一个关键部分。"

托卡马克能源公司的路线图是在2030年代中期部署商业聚变电站。为了实现这一目标，计划在2026年完成ST80-HTS，"以展示高温超导磁体的全部潜力"，并为其核聚变试验工厂ST-E1的设计提供信息，该工厂计划在2030年代早期展示电力输送能力--产生高达200兆瓦的净电力。

1月，托卡马克公司表示，它已经与日本古河电工签署了一项协议，为其ST80-HTS原型核聚变装置提供 "几百公里 "的HTS带。HTS带已被开发出来，并由古河公司提供，该集团的SuperPower Inc在美国纽约的工厂正在生产该带。