国际最大的聚变堆超导磁体研制成功

6月27日上午，国家“十三五”重大科技基础设施“聚变堆主机关键系统综合研究设施”最大的部件——环向场（Toroidal Field，TF）磁体，完成最后制备工艺，成功下线，通过专业组内部测试验收。该超导磁体体积是国际热核聚变堆ITER TF磁体的1.3倍，储能为ITER TF磁体的3倍，是目前世界上最大的聚变堆超导磁体，各项性能指标达到国际领先水平。这一成果标志着我国已全面掌握聚变堆核心磁体设计及研制技术，我国成为全球具备百千安级大型超导磁体全流程自主研制能力的国家。

TF磁体是聚变堆最重要的部件之一，承担着在聚变反应堆运行寿命周期中对高温等离子体进行约束的作用。聚变堆超大型超导磁体须在极低温、大电流、强辐射、高应力等极端条件下，稳定可靠运行60年。TF磁体运行电流98千安, 总储能120吉焦，16个TF磁体在装置等离子体中心磁场6.5特斯拉，磁体最高磁场14.5特斯拉。单个TF磁体尺寸为21米（长）* 12米（宽）* 3.3米（高），重量达582.4吨。该项目历时6年，经过设计、预研、研制、测试等一系列关键环节，最终实现100%国产化。项目申请授权专利47项，制定标准25项。

瞄准未来聚变堆运行工况，项目团队坚持自主创新，采用混合绕组创新设计，攻克了低阻超导接头（内部接头电阻0.04纳欧）、低温绝缘、失超保护、大电流电源等十余项关键技术难题，研制出新型高性能超导线、高强度低温不锈钢、高强度绝缘材料，突破了超大尺寸磁体线圈高精度绕制与真空压力浸渍工艺瓶颈，发展了大型铌三锡超导磁体热处理技术，实现了全系统从设计分析到制备、测试的全国产化。该磁体的导体样品成功通过数千次4.2开尔文（零下268.95摄氏度）低温下电磁循环和冷热循环、100千安大电流、12特斯拉强磁场联合工况下的全尺度性能验证，各项指标均优于设计要求。

在项目实施过程中，国内多家优势企业深度参与，形成了覆盖关键材料、核心部件、制造工艺和系统集成的协同攻关体系。西部超导、浙江久立、上海电气、无锡华立、二重集团、合肥聚能电物理、合肥科烨等参与单位单位围绕高性能超导材料、特种结构件、高精度制造和加工等多个核心环节联合攻关，有力支撑了这一重大装备的自主化研制，也带动了我国聚变工程高端装备制造能力和产业配套能力的整体提升，为下一步聚变堆建设奠定了坚实基础。

CRAFT环向场（TF）磁体

项目团队合影