作為我國未來(lái)能源發(fā)展的重要方向，核聚變技術(shù)影響著(zhù)我國的未來(lái)能源安全與可持續發(fā)展。星環(huán)聚能作為致力于聚變能商業(yè)應用及技術(shù)開(kāi)發(fā)的創(chuàng )新型企業(yè)，近期在
高溫超導磁體、重復重聯(lián)運行方式和非感應啟動(dòng)等關(guān)鍵聚變工程和物理領(lǐng)域取得了一系列顯著(zhù)進(jìn)展。這些成果不僅為聚變裝置的高功率加熱和穩定運行提供了堅實(shí)支撐，也標志著(zhù)星環(huán)聚能在實(shí)現“快速經(jīng)濟地實(shí)現聚變能”的宏偉目標上又邁出了堅實(shí)的一步。
相比于簡(jiǎn)單的圓截面磁體，D形磁體可更好地匹配高性能等離子體的形狀，是未來(lái)聚變堆的基本要求。星環(huán)聚能與清華大學(xué)合作，針對未來(lái)聚變堆的需求，采用上海超導科技股份有限公司的高溫超導帶材，星環(huán)聚能成功研制了D形高溫超導磁體原理樣機，磁體內最高場(chǎng)強達18T，為目前國內公開(kāi)報道D形磁體的最高場(chǎng)強。18T場(chǎng)強能夠完全滿(mǎn)足球形托卡馬克裝置達到聚變條件時(shí)的環(huán)向場(chǎng)強要求，該磁體的成功運行為公司下一代裝置的設計奠定了堅實(shí)的基礎。磁體的成功代表著(zhù)星環(huán)聚能高溫超導團隊在磁體技術(shù)上的快速進(jìn)步，在短短半年內，完成了原理設計、工程制造與整體測試，再次體現了公司團隊高效的研發(fā)和工程能力。后續公司將繼續優(yōu)化磁體設計和運行方案，繼續沖擊25T場(chǎng)強的設計目標。
星環(huán)聚能還實(shí)現了國際首個(gè)重復重聯(lián)技術(shù)方案的穩定運行，在2023年11月，公司宣布實(shí)現國內首次通過(guò)主動(dòng)雙環(huán)磁重聯(lián)加熱的啟動(dòng)方式；在此基礎之上，公司本次實(shí)現了在一次放電周期中，連續兩次通過(guò)重復重聯(lián)的方式加熱等離子體啟動(dòng)。磁重聯(lián)加熱和重復重聯(lián)的實(shí)現，這標志著(zhù)公司與清華大學(xué)聯(lián)合建設的SUNIST-2裝置的核心運行方案已經(jīng)在星環(huán)聚能徹底工程化實(shí)現，不論是主動(dòng)磁重聯(lián)加熱還是重復重聯(lián)運行均為國內首次，同時(shí)也為下一代達到聚變條件的CTRFR-1號裝置的成功運行打下了堅實(shí)的基礎。
此外，公司自主研制的局部螺旋度注入器，憑借其緊湊的結構和優(yōu)越的性能，使初始等離子體的電流和磁能大幅提升。初始等離子體電流和磁能的提高，將極大的提升磁重聯(lián)加熱的效率，進(jìn)而將公司重復重聯(lián)方案的加熱效率成倍提升，成為下一代裝置啟動(dòng)的關(guān)鍵輔助裝置。
至此，下一代聚變級裝置CTRFR-1的前期預研工程準備已經(jīng)基本完成，在2023年，公司依次在工程上實(shí)現了等離子體雙環(huán)啟動(dòng)、雙環(huán)等離子體磁重聯(lián)加熱、重復重聯(lián)運行以及未來(lái)裝置所需的D形環(huán)向場(chǎng)線(xiàn)圈，公司已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行CTRFR-1裝置的物理仿真，平衡計算，機械結構設計等工作。未來(lái)，星環(huán)聚能將繼續秉持”敢于嘗試，共同承擔“的工作作風(fēng)和”行勝于言，開(kāi)拓創(chuàng )新“的企業(yè)文化，在工程研發(fā)，實(shí)驗探索和企業(yè)關(guān)懷中不斷錘煉和增強公司團隊的凝聚力和戰斗力。
附錄：本次重大工程進(jìn)展的具體技術(shù)描述
1. D形高溫超導強場(chǎng)磁體研制成功并通過(guò)測試
提高磁場(chǎng)是快速經(jīng)濟地實(shí)現聚變能的關(guān)鍵手段之一。近期，星環(huán)聚能和清華大學(xué)合作，面向未來(lái)聚變堆的需求，成功研制了D形高溫超導磁體原理樣機。在首次低溫通流測試中，中心區域的場(chǎng)強測量值達13.5 T，磁體內最高場(chǎng)強達18 T，滿(mǎn)足了星環(huán)聚能技術(shù)路線(xiàn)對磁體的基本要求。該磁體的成功代表著(zhù)星環(huán)聚能團隊在高溫超導磁體技術(shù)上的快速突進(jìn)，再次體現了星環(huán)聚能團隊強大的研發(fā)和工程能力。
該D形磁體由8個(gè)無(wú)絕緣雙餅線(xiàn)圈組成，采用了預應力加強結構和創(chuàng )新裝配工藝，電流工作點(diǎn)和電磁應力的設計值均逼近工程極限。團隊依次完成了帶材檢測、線(xiàn)圈繞制、磁體組裝和低溫測試工作，逐漸掌握了未來(lái)聚變堆高溫超導磁體研制的核心技術(shù)，制成了領(lǐng)先的全高溫超導D形磁體。（感謝先進(jìn)能源科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗室在磁體測試方面給予的幫助）
接下來(lái)，星環(huán)聚能團隊將針對該磁體進(jìn)行更多的針對性測試，持續研發(fā)多種特殊用途的高溫超導磁體，推進(jìn)第一餅聚變級球形托卡馬克環(huán)向磁體的工程進(jìn)展。
2. 重復重聯(lián)技術(shù)方案實(shí)驗驗證
磁重聯(lián)可以高效加熱等離子體，為持續獲得聚變能，星環(huán)聚能通過(guò)恰當設計的電源驅動(dòng)聚變裝置以類(lèi)似于多沖程內燃機的模式運轉，不斷地重復磁重聯(lián)，周期性地輸出聚變能。
2024年1月，基于自研的全控磁體電源，結合自研的預電離微波源，通過(guò)對裝置進(jìn)氣，壁面返流，感應渦流等的精細調節，星環(huán)聚能和清華大學(xué)團隊首次驗證了重復重聯(lián)的工程可行性。
未來(lái)，星環(huán)聚能團隊將持續升級磁體電源的儲能規模和電流變化調節能力，配合多種非感應啟動(dòng)方式和超高速進(jìn)氣加料手段，優(yōu)化重聯(lián)前后等離子體位形控制，在一次放電過(guò)程內，實(shí)現更高性能和更多周期的重復重聯(lián)。
為了更有效地利用裝置磁體的能力，提高歐姆放電和磁重聯(lián)加熱的等離子體性能，星環(huán)聚能和清華大學(xué)團隊研制了一組結構緊湊、性能優(yōu)越的局部螺旋度注入器。利用安裝于裝置底部的等離子體槍?zhuān)浜衔挥谘b置頂部的引出電極，通過(guò)對進(jìn)氣量，引出電壓和磁力線(xiàn)形態(tài)的精細調節，星環(huán)聚能團隊通過(guò)局部螺旋度注入成功以非感應的方式啟動(dòng)起近10 kA的等離子體電流，實(shí)現了10倍的電流倍增。
電力
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