ITER苦干二十年 中國(guó)六年造出更大磁體 體積1.3倍儲(chǔ)能三倍直接反

你敢信嗎？全球多國(guó)聯(lián)合花了近二十年才啃下來(lái)的核聚變核心部件，我們只用六年就造出了性能更強(qiáng)的更大版本。說(shuō)出來(lái)數(shù)據(jù)你可能驚訝，體積是對(duì)方的1.3倍，儲(chǔ)能直接達(dá)到三倍，全流程100%國(guó)產(chǎn)化，這波操作著實(shí)讓外界意外。人造太陽(yáng)也就是核聚變，是公認(rèn)的終極能源解決方案，超導(dǎo)磁體就是它的核心心臟。

很多人沒(méi)聽(tīng)過(guò)ITER，它其實(shí)就是目前全球規(guī)模最大的核聚變合作項(xiàng)目，從最早美蘇提出倡議到現(xiàn)在，已經(jīng)走過(guò)四十多個(gè)年頭。作為項(xiàng)目最核心的部件，超導(dǎo)磁體用來(lái)約束上億攝氏度的高溫等離子體，相當(dāng)于給高溫粒子造一個(gè)看不見(jiàn)的“牢籠”，難度拉滿(mǎn)。為了搞定這些磁體，所有參與國(guó)前前后后花了近二十年，才突破設(shè)計(jì)、材料和制造的所有難題。

就在ITER還在為最后的總裝調(diào)試沖刺的時(shí)候，我們國(guó)家直接交出了一份合格的驗(yàn)收答卷。2026年6月27日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所正式宣布，聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施最大的超導(dǎo)部件環(huán)向場(chǎng)磁體完成制備，順利通過(guò)驗(yàn)收。這個(gè)大家伙長(zhǎng)21米、寬12米、高3.3米，總重量達(dá)到582.4噸，實(shí)打?qū)嵉膰?guó)之重器。

擺在臺(tái)面上的數(shù)據(jù)就足夠亮眼，它的體積是ITER同款環(huán)向場(chǎng)磁體的1.3倍，儲(chǔ)能直接達(dá)到了三倍，不是小打小鬧的進(jìn)步，是全方位的升級(jí)。這可不是簡(jiǎn)單把尺寸放大湊數(shù)，聚變堆超導(dǎo)磁體需要在極低溫、大電流、強(qiáng)輻射和高應(yīng)力的極端條件下，穩(wěn)定運(yùn)行足足60年，對(duì)性能和可靠性的要求高到離譜。

它的運(yùn)行電流達(dá)到98千安，總儲(chǔ)能120吉焦，16個(gè)這樣的磁體組合起來(lái)，就能在裝置等離子體中心產(chǎn)生6.5特斯拉的磁場(chǎng)，磁體本身最高磁場(chǎng)能達(dá)到14.5特斯拉。為了達(dá)到這么嚴(yán)苛的指標(biāo)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)搞出了混合繞組的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，一口氣啃下了低阻超導(dǎo)接頭、低溫絕緣、失超保護(hù)等十余個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題。就說(shuō)內(nèi)部接頭電阻，只有0.04納歐，導(dǎo)體樣品還通過(guò)了數(shù)千次極端工況的測(cè)試，性能完全達(dá)標(biāo)。

這個(gè)磁體是大尺寸復(fù)雜D形輪廓，主要由磁體繞組和線(xiàn)圈盒兩部分組成，總體質(zhì)量接近590噸，僅磁體繞組就有230噸，還是高、中、低場(chǎng)三個(gè)子繞組套裝而成，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相當(dāng)復(fù)雜。同期完成滿(mǎn)工況測(cè)試的，還有高溫超導(dǎo)中心螺管線(xiàn)圈，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)全部符合要求，線(xiàn)圈穩(wěn)定載流60千安，儲(chǔ)能6.03兆焦，最大磁場(chǎng)變化率達(dá)到每秒5.1特斯拉，接頭電阻僅0.87納歐。

中心螺管線(xiàn)圈的作用，是感應(yīng)驅(qū)動(dòng)等離子體電流，還能動(dòng)態(tài)調(diào)整等離子體的約束形態(tài)，相當(dāng)于整個(gè)裝置的“調(diào)節(jié)器”。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)專(zhuān)門(mén)創(chuàng)新了應(yīng)力分散強(qiáng)力支撐結(jié)構(gòu)，還有高低溫混合磁體設(shè)計(jì)方案，完美解決了核心需求。這兩套核心磁體，從超導(dǎo)材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到成套制備工藝，全部實(shí)現(xiàn)了100%國(guó)產(chǎn)化，完全不用依賴(lài)任何國(guó)外技術(shù)。

整個(gè)項(xiàng)目下來(lái)，一共申請(qǐng)授權(quán)了47項(xiàng)專(zhuān)利，制定了25項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，攢下了實(shí)打?qū)嵉募夹g(shù)家底。國(guó)內(nèi)一大批優(yōu)勢(shì)企業(yè)深度參與了項(xiàng)目攻關(guān)，西部超導(dǎo)、浙江久立、上海電氣、二重集團(tuán)等多個(gè)領(lǐng)域的頂尖企業(yè)，在材料、制造等核心環(huán)節(jié)聯(lián)合突破，形成了從關(guān)鍵材料到系統(tǒng)集成的完整攻關(guān)體系。西部超導(dǎo)作為國(guó)內(nèi)唯一能量產(chǎn)鈮鈦、鈮錫線(xiàn)材的企業(yè)，給這個(gè)巨型磁體提供了核心線(xiàn)材，撐起了整個(gè)項(xiàng)目的自主化。

ITER的磁體研制，前后花了近二十年，參與方涵蓋了全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，算是集眾多力量才完成。我們這個(gè)體積更大、儲(chǔ)能更強(qiáng)的環(huán)向場(chǎng)磁體，從設(shè)計(jì)到下線(xiàn)只用了六年時(shí)間，效率提升不止一倍。更重要的是，我們從一開(kāi)始規(guī)劃這個(gè)設(shè)施的時(shí)候，就定了比ITER更大的規(guī)模、更高的性能指標(biāo)，目標(biāo)早就定得很明確。

這意味著我們?cè)诰圩児こ填I(lǐng)域，早就不滿(mǎn)足于跟著別人的腳步跟蹤參與，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始按照自己的技術(shù)路線(xiàn)和發(fā)展目標(biāo)向前推進(jìn)了。這個(gè)成果也標(biāo)志著，我們已經(jīng)全面掌握了聚變堆核心磁體的設(shè)計(jì)和研制技術(shù)，是全世界少數(shù)幾個(gè)能全流程自主研制百千安級(jí)大型超導(dǎo)磁體的國(guó)家。核心技術(shù)的突破，給我們后續(xù)聚變堆的建設(shè)打下了無(wú)比堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，未來(lái)能源自主的主動(dòng)權(quán)，牢牢握在了我們自己手里。

參考資料：人民日?qǐng)?bào) 我國(guó)全面掌握聚變堆核心磁體研制技術(shù)