近日,中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所傳來喜訊:由該所主導,聯合合肥國際應用超導中心、合肥綜合性國家科學中心能源研究院及清華大學共同研發的全超導磁體,成功實現35.10萬高斯的穩態強磁場輸出,標志著我國在超導磁體技術領域取得重大突破。
地球本身是一個天然磁體,其地磁場強度約為0.5高斯,如同無形的保護傘,為地球生物抵御宇宙射線。而全超導磁體作為人工制造的強磁場裝置,通過超導材料繞制而成,能夠產生遠超自然磁場的強度,在科研、醫療、能源等領域具有重要應用價值。此次研制的全超導磁體,通過創新結構設計,將高低溫超導磁體同軸嵌套,并優化協同調控工藝,有效解決了低溫高場環境下的應力集中、屏蔽電流效應等技術難題,顯著提升了磁體在極端條件下的力學穩定性與電磁性能。
在為期一夜的實驗中,該超導磁體在35.10萬高斯強度下穩定運行30分鐘,隨后安全完成退磁過程,充分驗證了技術方案的可靠性與穩定性。這一成果不僅為磁約束核聚變裝置提供了核心部件支持,更推動了超導磁體技術的國產化進程。近年來,等離子體物理研究所持續深耕磁約束核聚變領域,先后研發出100kA高溫超導電流引線、納歐級低阻超導接頭等關鍵技術,實現了超導磁體材料、設備及系統的完全自主可控。
作為國際熱核聚變實驗堆(ITER)中國工作組的重要成員單位,該研究所承擔了超導導體、校正場線圈、磁體饋線等關鍵部件的研發任務。此次全超導磁體的成功研制,不僅為核磁共振成像等高端科學儀器的商業化應用提供了技術支撐,更為核聚變磁體裝置、航天電磁推進、超導感應加熱、超導磁懸浮及高效電力傳輸等領域的技術產業化奠定了堅實基礎。
據項目團隊介紹,全超導磁體的核心技術突破在于磁體結構的創新設計。通過將高低溫超導磁體同軸嵌套,結合優化的協同調控工藝,有效解決了傳統磁體在低溫高場環境下易出現的應力集中問題,同時抑制了屏蔽電流效應對磁場穩定性的影響。這一技術方案不僅提升了磁體的力學性能,更確保了其在極端工況下的長期穩定運行。
在實驗過程中,團隊對磁體的運行參數進行了全程監測,數據顯示其磁場強度波動范圍小于0.1%,退磁過程安全可控。這一成果的取得,標志著我國在超導磁體技術領域已達到國際先進水平,為后續核聚變裝置的研發及產業化應用提供了關鍵技術保障。











