中国聚变推进高温超导强场稳态燃烧实验平台研发

驱动中国9月12日消息，中国聚变工程领域正加速推进一项关键科研设施建设——全球首个高温超导强场稳态燃烧实验平台。该平台旨在验证高温超导磁体在强磁场、稳态运行条件下的工程可行性，为下一代聚变堆设计提供核心数据支撑。

聚变能被视为人类终极清洁能源，其实现路径主要依赖磁约束与惯性约束两大技术路线。在磁约束领域，托卡马克装置是目前进展最快的方案，而高温超导材料的引入被视为突破磁场强度瓶颈的关键。传统托卡马克采用铜线圈或低温超导磁体，磁场强度受限，装置体积庞大。高温超导材料可在更高磁场下运行，使装置小型化、高参数化成为可能。

此次推进的高温超导强场稳态燃烧实验平台，核心目标是在稳态条件下实现高约束等离子体燃烧。所谓“燃烧”，是指聚变反应释放的α粒子能够自持加热等离子体，维持反应持续进行。实现稳态燃烧是聚变能走向工程应用的关键一步，此前国际上的实验多处于脉冲或短脉冲模式，稳态运行面临热负荷、材料耐受、等离子体控制等多重挑战。

高温超导磁体技术是这一平台的核心。相比低温超导（如铌钛合金，需在4.2K液氦温度下工作），高温超导材料（如REBCO涂层导体）可在20K甚至更高温度下保持超导特性，且临界磁场显著提升。这意味着磁体可以产生更强的约束磁场，同时简化低温系统，降低运行成本。中国在高温超导带材制备领域已具备产业化能力，这为平台建设提供了材料基础。

该实验平台的研发涉及多项关键工程技术：高场磁体绕制与失超保护、稳态等离子体加热与诊断、面向等离子体部件（如偏滤器）的热排载、以及长脉冲运行下的控制系统。其中，磁体在强磁场下的力学稳定性与绝热稳定性是首要难题，需要精密的应力分析与主动冷却设计。此外，稳态燃烧意味着等离子体与壁材料长时间相互作用，对壁材料的抗溅射、抗热冲击性能提出极高要求。

从国际格局看，全球聚变研究正进入从实验堆向示范堆过渡的关键期。国际热核聚变实验堆（ITER）计划在法国建设，预计2025年实现首次等离子体，但ITER采用低温超导磁体，磁场强度有限。与此同时，美国麻省理工学院与私营公司合作的SPARC装置、英国托卡马克能源公司的ST40等，均采用高温超导磁体技术，目标是在更紧凑的装置中实现高增益聚变。中国推进这一平台，意在保持与国际前沿同步，并在高温超导强场路线下形成自主技术储备。

该平台若成功运行，将直接服务于中国聚变工程实验堆（CFETR）的设计验证。CFETR是中国自主提出的下一代聚变装置，计划分阶段实现聚变功率输出与氚自持。高温超导强场稳态燃烧实验平台积累的磁体运行数据、等离子体控制经验，将为CFETR的工程设计提供直接参考，降低技术风险。

从产业角度看，高温超导材料与强场磁体技术本身具有广泛外溢价值。除聚变外，高温超导磁体可用于粒子加速器、磁共振成像（MRI）、磁悬浮交通、储能系统等领域。中国在高温超导带材产能上的布局，加上此次实验平台对磁体工程化应用的牵引，有望带动一条从材料、磁体到系统集成的完整产业链。

科研团队表示，该平台的建设将分阶段推进，先期完成高温超导磁体样机测试，随后集成等离子体加热与诊断系统，最终实现稳态燃烧运行。整个过程需要跨学科协作，涉及等离子体物理、超导工程、材料科学、热工水力等多个领域。中国聚变研究机构与高校、企业已形成协同创新网络，这为平台建设提供了组织保障。

聚变能的实现路径漫长且充满不确定性，但高温超导强场稳态燃烧实验平台的推进，标志着中国在这一前沿领域正从跟跑转向并跑乃至领跑。该平台不仅是一个科学装置，更是检验高温超导技术工程化能力的试金石，其成果将深刻影响未来聚变堆的形态与成本。随着平台建设的深入，中国有望在聚变能竞赛中占据更有利的位置。