1月8日,Commonwealth Fusion Systems(CFS)官网发布新闻称公司已经完成了聚变机SPARC上超过一半的环向场磁体线圈单元的制造。
SPARC是CFS商业化聚变电厂ARC的前期验证装置,其成功运行将证明CFS所采用的聚变技术和高温超导磁体等关键部件的可行性,为ARC的设计和建设提供重要的技术依据和经验积累。虽然CFS将弗吉尼亚商业化聚变电厂ARC作为公司下一步的发展重点,但是目前来说,构建SPARC仍然是该公司的首要任务。
据CFS介绍,其与麻省理工学院等离子体科学与聚变中心合作建造的SPARC是一种紧凑型磁约束托卡马克装置,它产生的能量大于消耗的能量,可实现核聚变净能量增益(Q>1)。SPARC使用新型高温超导磁铁以实现与热核聚变实验堆类似的性能,但其体积是ITER的1/40,并且SPARC磁场强度更高,聚变功率可达到5万~10万千瓦。
目前,SPARC的建设已经进入深入阶段,在过去几个月里,CFS一直在为其加热、冷却和电力等系统添加组件,随着杜瓦瓶底座、真空容器和磁体等关键硬件的到来,SPARC托卡马克本身的组装工作也将很快开始。
SPARC的单个磁体由多个平面线圈单元构成,每个线圈单元内部均缠绕有高温超导(HTS)带材制成的线圈,将多个线圈单元堆叠在一起就形成了一个完整的磁体。
CFS首先建造的是D形环向场(TF)磁体,这些磁体用于产生环向磁场,约束等离子体在托卡马克的环形路径中运动。但同时也已经开始堆叠圆形极向场(PF)线圈单元以制造首个PF磁体,该磁体将用于产生极向磁场,实现对等离子体位置和形状的控制。
由于TF和PF磁体承担着不同的任务,因此设计也有所不同,TF磁体以稳定的电流运行,但是PF磁体采用的是脉冲模式,因此公司采用了名为PIT VIPER的特殊设计来实现对电流迅速增加和减少的控制。
当一组TF线圈单元堆叠完成后,会将其放入一个由两个钢制外壳组成的结构中,这个结构类似于一个夹层结构,用于保护和固定TF线圈单元。随后,将利用机器人设备将两个钢制外壳焊接在一起,以确保结构的稳定性和密封性。