星环聚能面向球形托卡马克装置的中心螺线管模型磁体(CSMC)完成20 K低温快速放电测试

陕西星环聚能科技有限公司自主研发的中心螺线管模型磁体(CSMC)日前在20 K(-253 ℃)极低温工况下顺利完成6350 A通流与快速放电测试。测试中磁体最高磁场达到10 T，中心磁场达到7.6 T，最快磁场变化率高达63 T/s，成为目前公开报道中磁场变化率最快的聚变超导磁体。该样件作为面向“星环一号”(CTRFR-1)紧凑型球形托卡马克装置研制的工程验证核心部件，成功打通了磁体从高密度电磁设计、封装绕制、环氧真空浸渍到极低温导冷及欧姆快速放电的全流程工艺验证。

中心螺线管(Central Solenoid, CS)承担着托卡马克装置等离子体击穿启动及欧姆电流快速爬升的核心功能。针对球形托卡马克中心柱极其狭小的物理空间约束，星环聚能重点攻坚了紧凑型高工程电流密度线圈架构。该模型磁体内径350毫米、外径520毫米、高度270毫米，电感为71 mH;超导带材本身电流密度约290 A/mm²，计入结构骨架、接头及导冷冷板后的整体工程电流密度达到120 A/mm²。在6350 A满载工况测试中，系统最快电流变化率达40 kA/s，端电压达2850 V，对应装置环电压达6.75 V，经数十次循环加退磁与极限快放验证，线圈在强电磁应力与脉冲热负荷下结构和电气绝缘保持完好。

在状态感知方面，星环聚能同步验证了分布式光纤光栅传感技术在超导磁体结构健康监测中的工程可行性。研发团队采用自研光纤解调仪实时采集关键点位应变与温度频移，其信号响应特征与传统高精度应变片及点式温度传感器高度拟合，实现了多物理量的高灵敏度交叉验证。该技术为后续大型脉冲超导磁体应对局部热点、热应力变形及失超早期征兆监测提供了新型内嵌式感知手段。

本次测试还全面检验了星环聚能自主配套的工程技术装备底座。团队不仅完成了超导带材镀锡封装与高绝缘环氧浸渍工艺，还自主研制了耐压5 kV、额定通流9 kA且关断时间小于10微秒的特种快速断路器系统，确保在6350 A极端放电工况下实现毫秒级回路快速切断与能量泄放;同时，结合自研极端物理综合测试仪(EPIC)以及基于AI Native内核开发的全流程集控系统，完成了冷屏、杜瓦与低温真空回路的高精度动态协同控制。

按照技术推进路线图，星环聚能该CSMC模型磁体后续将开展12 T以上极限磁场测试与交流损耗(AC Losses)评估;外极向场模型磁体(PFMC)、自研高温超导电流引线及专用脉冲电源亦在加紧研制中。目前“星环一号”(CTRFR-1)主装置的物理与工程设计已接近收尾阶段，公司计划于2027年在上海正式启动该装置核心超导磁体的批量化工程制造。