中国首条仿星器三维超导磁体产线建成投运 打破国际技术垄断

长期以来,可控核聚变被视为面向未来的战略性能源方向。与托卡马克等路线相比,仿星器通过外部三维磁体线圈产生螺旋磁场实现磁约束,具备无需电流驱动、等离子体更接近稳态运行、理论上可长时间连续运行等特点,被认为是具备商业化潜力的重要技术路径之一。但工程实现上,仿星器因三维超导磁体线圈在设计、制造与安装上的高精度要求,普遍被视为“门槛最高”的路线之一。基于此,岩超聚能(上海)科技有限公司近日在其合肥研发基地建成我国首条仿星器三维超导磁体产线并投入运行。地方主管部门以及科研、产业界代表参加了启动活动。企业表示,产线已具备从设计到生产制造的完整能力,经测试,制造精度可稳定控制在毫米级,可为仿星器所需的高性能三维超导磁体线圈提供关键工艺支撑。问题在于,仿星器三维超导线圈并非简单平面结构,而是空间曲面、非平面绕制与复杂支撑体系相结合的系统工程。相较托卡马克常见的二维平面线圈,三维线圈在几何精度、受力路径、绝缘浸渍、低温工况可靠性以及装配对接一致性各上要求更高;微小偏差就可能磁场误差、结构应力与运行稳定性上被放大,直接影响装置性能与验证周期。原因在于,仿星器对磁场拓扑的实现高度依赖线圈的空间形状与相对位置精度,制造链条涉及材料、超导导体加工、接头连接、支撑结构、浸渍固化及质量检测等多环节协同。经验表明,若缺少成熟的工程体系与工艺平台,装置建设容易出现成本抬升、周期拉长甚至风险失控。国内早期涉及的探索曾受制造与安装精度限制,难以达到预期实验目标;国际上也出现过因三维线圈制造复杂度过高而调整方案甚至中止的案例。此前在全球范围内,具备超导仿星器核心制造能力并完成装置建设的国家主要集中在少数发达经济体,技术壁垒较为明显。影响层面看,此次产线投运的价值不止在于“从无到有”,更在于形成可复用、可迭代的工程化平台。一上,有助于推动关键部件从“样件式攻关”走向“体系化制造”,为后续仿星器磁体系统研制、装置集成与运行验证提供稳定供给能力和质量基线。另一方面,产线集成多项自主创新成果并获得多项专利授权,体现企业超导电缆组件、接头与支撑装置、浸渍工艺等关键环节的持续投入,有利于在核心工艺与装备层面提升自主可控能力,减少对外部技术路径的依赖。对策上,业内人士认为,仿星器工程化仍需以系统工程思维推进:其一,建立贯穿设计、制造、检测、装配到低温运行的全流程质量标准与数据闭环,提升可追溯性与一致性;其二,强化与科研机构、高校及上下游企业的协同,推动超导材料、低温工程、精密制造与控制检测等能力集成;其三,以任务牵引开展分阶段验证,通过样机—子系统—整机的路径降低系统风险,同时在关键设备、工装夹具与检测平台上沉淀可复制的工业能力。前景上,随着能源结构转型与先进能源技术竞争加速,聚变领域正由理论与实验验证走向工程化、规模化探索。仿星器路线能否实现成本可控、可靠运行,关键于核心部件制造的稳定性与产业化水平。此次产线投运为我国在该领域补上重要一环:若后续能在磁体系统集成、低温运行可靠性、长时稳态验证以及装置总体工程管理等上持续取得突破,有望推动仿星器从关键部件国产化迈向整机能力提升,并为未来聚变相关高端制造产业链培育带来新的增长空间。

从“跟跑”到“并跑”,中国科技工作者在能源“终极梦想”的赛道上再次展现了自主创新的实力。毫米级精度的突破,正在为兆瓦级能量释放打下基础:这条在合肥建成并投运的产线,不仅制造三维超导线圈,也在为清洁能源的未来提供更清晰的工程路径。在碳中和目标推动能源变革的当下,每一次核心技术的突破,都在为高质量发展增添更扎实的支撑。