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中国团队刷新20K温区稳态高温超导磁体世界纪录!造出国际首个高温超导仿星器全尺寸

中国团队刷新20K温区稳态高温超导磁体世界纪录!造出国际首个高温超导仿星器全尺寸磁体,攻克异型超导线圈制造难关!

上海交通大学金之俭教授团队,在2026年10月13日工博会正式对外公布这项重磅成果。团队首创无绝缘线圈场路耦合仿真模型,研制的稳态模型磁体,在20K低温环境下达到27.2T磁场强度,创下该条件下的世界纪录。这里要特别说明,27.2T的磁场数值早年已有其他科研团队实现,本次突破核心亮点,是依托全新仿真模型完成仿星器异型磁体的工程落地。大家可以简单理解,强磁场就是人造太阳的心脏,想要约束上亿度的等离子体,超导磁体就是核心部件。

这次成果最大亮点,是做出国际首个高温超导仿星器全尺寸磁体。仿星器线圈是复杂三维扭曲构型,网上常拿莫比乌斯环做简易视觉类比,但它的拓扑结构远比莫比乌斯环更加复杂,这类异型线圈精密制造,长期是全球聚变领域的难题。团队还建成国际首条百米级全自动化高温超导缆线制备平台,打通了从数值仿真、AI优化设计,到缆线生产、磁体加工、工程测试的完整研发链条,实现100kA级超大电流超导缆线的国产化规模化生产。

放到全球横向对比,德国W7-X仿星器采用低温超导线圈,它的设计目标是长时间稳态运行,并非追求超高磁场,两者研发侧重点不一样。日本Helical Fusion已经实现高温超导线圈稳定运行,而国内这次更进一步,完成了整套全尺寸仿星器磁体的完整工程研制,在异型磁体一体化制造上形成独特优势。

国际聚变领域普遍认为,高温超导是下一代稳态仿星器装置的核心技术路线,这次成果证实异型高温超导磁体工程化方案具备可行性。这项技术首要用途,就是支撑我国“鸿鹄致远一号”仿星器研发,为可控核聚变提供更强的约束磁场,有望让未来人造太阳装置体积更小、维持稳定运行的难度下降。除核聚变之外,这套高温超导技术还能延伸到超导电力传输、高速磁悬浮等领域。

简单打个比方,以前制造仿星器异型磁体,就像打造造型极度扭曲的精密金属构件,放大到全尺寸之后,加工、受力、电流控制都会接连出问题。现在这套国产自动化产线搭配自研仿真模型,拥有一套完整的设计与加工体系,可以稳定制造这种结构复杂的超导线圈。

图:2026年第26届工博会,上海交通大学高校展区展台现场,高温超导仿星器磁体成果在此展出。图片来源:上观新闻。