近日，由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院等離子體物理研究所牽頭，聯(lián)合合肥國際應(yīng)用超導(dǎo)中心、合肥綜合性國家科學(xué)中心能源研究院、清華大學(xué)共同研制的全超導(dǎo)磁體，實現(xiàn)了35.1特斯拉中心穩(wěn)態(tài)磁場，創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄。

該磁體采用高溫超導(dǎo)內(nèi)插磁體技術(shù)，與低溫超導(dǎo)磁體同軸嵌套構(gòu)建，其中高溫超導(dǎo)材料由上海超導(dǎo)科技股份有限公司提供。團隊運用萬匝級高場磁體多物理場協(xié)同優(yōu)化方法與高應(yīng)力調(diào)控工藝，有效解決了低溫高場下的應(yīng)力集中、屏蔽電流效應(yīng)、多場耦合效應(yīng)等難題，大幅提升磁體在極端工況下的力學(xué)穩(wěn)定性與電磁性能。該磁體勵磁至35.1特斯拉，穩(wěn)定運行30分鐘后安全退磁，充分驗證了技術(shù)方案的可靠性，為在全超導(dǎo)磁體35.1特斯拉條件下開展各類樣品實驗提供了強有力平臺。

等離子體所深耕全超導(dǎo)托卡馬克技術(shù)研究，布局高溫超導(dǎo)材料在聚變磁體中的應(yīng)用研究。聚焦強場高載流磁體技術(shù)驗證，突破電纜繞制、導(dǎo)體集成、接頭制備等核心技術(shù)瓶頸，攻克聚變高溫超導(dǎo)百千安級電流引線、數(shù)萬安級CICC導(dǎo)體、納歐級導(dǎo)體低阻接頭、亞米級線圈制備系列關(guān)鍵技術(shù)及關(guān)鍵裝備平臺搭建。2024年高溫超導(dǎo)CICC導(dǎo)體在國際上首次實現(xiàn)80千安@10.85特斯拉背景磁場穩(wěn)定運行，并一次性通過國際權(quán)威機構(gòu)測試。在低溫超導(dǎo)導(dǎo)體及接頭等磁體關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域也取得突破性進展，攻克接頭電阻納歐級批量化穩(wěn)定制備技術(shù)，實現(xiàn)大尺寸磁體毫米級高精度成型，為托卡馬克裝置工程化奠定了基礎(chǔ)。

本次成果實現(xiàn)了超高場全超導(dǎo)穩(wěn)態(tài)磁體領(lǐng)域國際共同面臨的關(guān)鍵技術(shù)突破，推動了“核心技術(shù)+材料國產(chǎn)化”深度協(xié)同，實現(xiàn)了關(guān)鍵材料、工藝、制備100%自主可控，為高場科學(xué)儀器的研發(fā)提供核心技術(shù)支撐，助力強場科學(xué)研究領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。等離子體所開展的超導(dǎo)技術(shù)研究，不僅有效帶動國內(nèi)高溫超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級，更為核磁共振成像、航天電磁推進、超導(dǎo)感應(yīng)加熱、超導(dǎo)磁懸浮、高效電力傳輸?shù)榷囝I(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，彰顯了我國在前沿聚變科技領(lǐng)域的創(chuàng)新實力與國際引領(lǐng)力。

圖1?全超導(dǎo)磁體測試曲線

圖2?測試現(xiàn)場