英国的 Tokamak Energy 宣布已建造出世界首套新一代高温超导 (HTS) 磁体，可在聚变电厂相关场景中进行组装和测试。

工人们标志着 Demo4 设施的第一套高温超导磁体已经完成(图片来源：Tokamak Energy)

托卡马克说：“创造清洁、可持续的聚变能源需要强大的磁场来限制和控制极热、带正电的氢燃料，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 胶带制造的，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 胶带是多层导体，主要由坚固的导电金属制成，但具有关键的“稀土氧化钡铜”(REBCO) 超导材料内部涂层。胶带通常为 12 毫米宽，厚度小于 0.1 毫米，REBCO 沉积为薄涂层。当缠绕成线圈时，HTS 磁带可以产生比传统超导磁体高得多的磁场，同时占用的空间小得多，需要的冷却功率也少得多。

Demo4 由 14 个环形场 (TF) 肢体和一对极向场线圈堆栈组成笼形结构，其磁场强度将超过 18 特斯拉，比地球磁场强近一百万倍。它将需要在-253°C 的极低温度下进行测试。

托卡马克说：“创造清洁、可持续的聚变能源需要强大的磁场来限制和控制极热、带正电的氢燃料，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 胶带制造的，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 胶带是多层导体，主要由坚固的导电金属制成，但具有关键的“稀土氧化钡铜”(REBCO) 超导材料内部涂层。胶带通常为 12 毫米宽，厚度小于 0.1 毫米，REBCO 沉积为薄涂层。当缠绕成线圈时，HTS 磁带可以产生比传统超导磁体高得多的磁场，同时占用的空间小得多，需要的冷却功率也少得多。

Demo4 由 14 个环形场 (TF) 肢体和一对极向场线圈堆栈组成笼形结构，其磁场强度将超过 18 特斯拉，比地球磁场强近一百万倍。它将需要在-253°C 的极低温度下进行测试。

演示 4 的剖面图(图片来源：Tokamak Energy)

Demo4 将演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。它还将产生大量磁力并在与聚变相关的场景中对其进行测试。

Demo4 在位于牛津附近米尔顿公园的托卡马克总部的全面组装将于明年晚些时候完成，测试将延续到 2024 年，为其先进的原型 ST80-HTS 和后续的聚变电厂 ST-E1 提供设计和运行场景信息。

Tokamak Energy 首席执行官 Chris Kelsall 表示：“Tokamak Energy 一直是认识到应用和开发聚变能高温超导技术机会的先驱。” “从 Demo4 中学到的知识将成为在全球部署紧凑型、低成本球形托卡马克发电厂的关键催化剂。”

“这是一个巨大的、可见的时刻，我们真的很兴奋，”托卡马克高温超导磁体开发经理 Rod Bateman 补充道。“我们的磁铁使球形托卡马克的构造和操作成为可能，因此是一种游戏规则改变者，可以更快地在电网上获得清洁、无限的聚变能量。

“Demo4 将使我们能够产生大量的磁力，并在与聚变电厂相关的场景中对其进行测试。重要的是，它将大大提高高温超导磁体的技术就绪水平，这是我们在早期展示电网就绪聚变任务的关键部分2030年代。”

Tokamak Energy 的路线图适用于 2030 年代中期部署的商业聚变发电厂。为实现这一目标，计划在 2026 年完成 ST80-HTS，“以展示高温超导磁体的全部潜力”，并为其聚变试验工厂 ST-E1 的设计提供信息，该工厂将展示交付能力电力——在 2030 年代初期产生高达 200 兆瓦的净电力。

今年 1 月，托卡马克表示已与日本古河电气公司签署协议，为其 ST80-HTS 原型聚变装置提供“数百公里”的高温超导带。HTS 胶带由 Furukawa 开发并提供，该胶带的生产正在该集团位于美国纽约的 SuperPower Inc 工厂进行。