聚变磁体创变场率纪录

中国商业聚变公司Shaanxi Startorus Fusion Technology Co., Ltd（Startorus Fusion）已完成其自主研发的中央螺线管模型磁体（CSMC）低温试验，实现了新的里程碑。

该磁体专为CTRFR-1（紧凑型托卡马克重复聚变反应堆1号）设计。CTRFR-1是该公司规划的下一代高温超导（HTS）球形托卡马克。由于球形托卡马克的中央柱极为紧凑，其磁体需要具备极高的电流密度和快速改变磁场的能力，以控制等离子体。

试验期间，该中央螺线管模型磁体在严苛低温条件下实现了多项破纪录指标：

- 磁场变化率——磁体达到每秒63特斯拉（T/s）的变化率。特斯拉是衡量磁场强度的单位。这创造了已知聚变超导磁体磁场变化率的全球新纪录。

- 最大磁场——峰值磁场强度达到10T。

- 运行温度——在20开尔文（-253摄氏度）下成功开展快速放电和载流试验。

- 电流与裕度——系统在6350安培（A）的低温电流下完成循环。

这标志着Startorus Fusion实现了一项重大工程突破，推动其高温超导磁体技术从初期研发验证迈向紧凑型商业聚变发电的实际全尺寸应用。

为同步验证磁体性能，Startorus Fusion还对磁体及堆芯结构的关键物理量进行了光纤监测。该公司使用自主研发的光纤解调仪，将相同测点的光纤信号与传统应变计和温度传感器的信号进行了比较。

初步结果表明，光纤监测与传统测量方法在信号变化方面高度一致，为大型磁体的健康监测提供了新的技术路径和手段。光纤监测有望实现磁体内部及表面的多点状态感知和局部异常识别，为未来大型磁体的安全可靠运行提供保障。

此次试验充分展示了Startorus Fusion的全链条系统集成能力，涵盖从超导带材加工、线圈制造到低温试验系统集成的所有环节。该公司继续采用自主研发的设备和技术系统，完成了带材封装与磁体浸渍工艺以及关键部件和断路器系统的开发与集成。

Startorus还使用其自主研发的极端物理集成综合测试仪（EPIC）采集信号，并自主设计和组装低温与真空系统及控制系统，实现了对磁体励磁、退磁、快速放电、制冷系统和保护状态的统一监测与控制。

未来，Startorus计划开展磁场强度超过12T的CSMC励磁和放电试验，以及磁场强度超过10T的多次重复放电试验，同时测量和评估交流损耗。后续磁体研发工作也在推进，其中包括PFMC（极向场模型线圈）磁体的开发。

CSMC相当于驱动电流并感应形成等离子体环的动力源，而PFMC磁体则是负责对等离子体进行塑形、定位和控制的高温超导（HTS）磁体。

在标准托卡马克中，极向场（PF）线圈环绕反应堆外环，以保持等离子体稳定并处于中心位置。然而，Startorus Fusion专注于一种独特的负三角形变球形托卡马克（NTST），它将等离子体弯曲成非常规的沙漏形状，因此对这些磁体的工程要求截然不同。

PFMC磁体必须产生复杂、精确的磁场几何构型，将等离子体塑造成“负”三角形，从而防止热量集中在反应堆壁的单一位置。

Startorus利用其PF结构通过感应产生两个彼此独立的等离子体环，并使其相互碰撞。PFMC磁体必须控制这些快速大电流脉冲，以触发大规模磁重联，在不依赖价值数百万美元的外部微波束的情况下加热等离子体。

在CSMC取得成功后，Startorus正利用由此获得的工程经验建造PFMC系统并扩大其规模。这些磁体是迈向即将推出的CTRFR-1反应堆的重要一步，定型且可投入运行的磁体计划于2027年在上海（Shanghai）开始批量生产。

Startorus Fusion成立于2021年10月，获得了中国顶尖科研机构和大型风险投资基金的大力支持。其创始人Chen Rui（首席执行官）和Tan Yi（首席科学家），以及几乎所有核心工程与科研人员，均为Tsinghua University工程物理系的校友或研究人员。该团队在运行中国首座球形托卡马克SUNIST（Sino-UNIted Spherical Tokamak）方面拥有超过20年的实践经验。

该公司最初在陕西省（Shaanxi Province）西安（Xi’an）注册成立，后来将主要注册地迁至上海，目前正在当地建设一座占地50000平方米的研发与实验基地。今年1月，Startorus宣布完成10亿元人民币A轮融资，由一线国有资产基金及资本集团领投，其中包括CICC Capital和Shanghai Future-Oriented Industries Fund。迄今，该公司已从50多家重要机构投资者处获得超过15亿元人民币融资。

该公司通过快速迭代的硬件开发逐步发展。与Tsinghua University联合建设且已投入运行的SUNIST-2，验证了重复等离子体环和磁重联加热的核心物理原理。正在建设的NTST旨在成为世界首个专门用于完善高约束控制结构的负三角形变球形托卡马克。

CTRFR-1计划于2028年年中建成，是以实现净能量增益为目标的下一代HTS设施，用于验证商业发电的工程基准。Startorus计划通过目标于2032年建成的示范电站，完成其首座真正能够直接向电网输送电力的商业示范反应堆。

Startorus的最新进展与中国整体聚变路线图在国家层面的广泛推进同步。今年早些时候，全球最大的超导磁体组件在中国国家支持的CRAFT（聚变堆主机关键系统综合研究设施）项目下通过最终试验。公共部门和私营部门的这些并行突破，正共同加快中国在21世纪30年代部署商业聚变能源的步伐。