3月4日，麻省理工學院報道其構建的高溫超導磁體已經通過了凈功率輸出和潛在功率輸出的測試，證明了該設施的高效和穩定，及應用于核聚變裝置的可行性。這一成就展示了高溫超導材料在聚變發電技術革命中的潛力，為未來的聚變裝置奠定了堅實的科學基礎。麻省理工學院等離子體科學與聚變中心(Plasma Science and Fusion Center, MIT PSFC)與其衍生公司聯邦聚變系統公司(Commonwealth Fusion Systems, CFS)于本月在IEEE Transactions on Applied Superconductivity特刊發表了六篇論文，聚焦于SPARC環形場模型線圈(TFMC)計劃，詳細介紹了磁體的設計、制造和性能評估。

TFMC計劃旨在設計、建造和測試一種高場(約20T)、聚變規模(約3m)的高溫超導環形場線圈，采用稀土鋇銅氧化物(REBCO)這一新型材料添加到聚變磁體中。這六篇論文全面介紹了該計劃的背景、目標、活動和成就，涵蓋了從技術和程序概述、磁體設計、制造和組裝，到測試設施建設、電流傳輸系統設計、低溫冷卻系統性能，以及實驗評估和模型驗證等多個方面。這些成果展示了高溫超導磁體技術在推動高磁場通路到緊湊型凈能量聚變機器方面的重要作用。每篇論文所涵蓋的主題領域的簡要摘要如下。

①“SPARC環形場模型線圈計劃介紹”一文中，Hartwig 等人對整個 TFMC 計劃進行了獨立的、高層次的技術和程序概述，為理解本期特刊中的其他論文提供了背景[1]。

②“SPARC環形場模型線圈的設計、制造和組裝”中，Viera等人對磁體要求和概念設計、磁體主要部件的工程、制造和組裝(包括磁體內的儀器包)進行了技術概述[2]。

③“SPARC環形場模型線圈的新型超導磁體測試設施”，Golfinopoulos等人描述了測試模型線圈所需的測試設施。該文件包括磁體的電氣和低溫服務、與設施運行和被測磁體表征相關的儀器和控制，以及整個設施基礎設施[3]。

④“適用于SPARC環形場模型線圈的設計(50 kA容量，氮氣冷卻，可拆卸電流引線)”，Fry 等人介紹了用于將電流從測試設施的室溫電源傳輸到 20 K 的 TFMC 磁鐵的電流引線的設計和操作。此外，還介紹了基于VIPER REBCO電纜的REBCO冷總線系統，并概述了電流引線內的儀表情況[4]。

⑤“SPARC環形場模型線圈項目的基于低溫制冷器的超臨界氦循環系統”，Michael等人介紹了基于TFMC測試活動期間的600 W、20 K低溫冷卻器氦低溫系統及其性能[5]。

⑥“SPARC環形場模型線圈的實驗評估和模型驗證” ，Whyte等人展示了在TFMC實驗測試期間獲得的結果的集合，并從驗證用于預測TFMC性能的計算模型的附加視角[6]。

參考文獻

[1] https://ieeexplore.ieee.org/document/10316582/

[2] https://ieeexplore.ieee.org/document/10411128

[3] https://ieeexplore.ieee.org/document/10387711

[4] https://ieeexplore.ieee.org/document/10400852

[5] https://ieeexplore.ieee.org/document/10315227

[6] https://ieeexplore.ieee.org/document/10316632

[7]Tests show high-temperature superconducting magnets are ready for fusion.https://news.mit.edu/2024/tests-show-high-temperature-superconducting-magnets-fusion-ready-0304