近日，《Physics World》发表专栏文章指出，大科学的衍生产品无处不在，其规模宏大，影响力和应用前景远超想象。万维网作为最著名的案例，对人类社会产生了深远影响。如今，聚变行业的衍生产品同样引人注目。全球约有40家公司正致力于实现商业化聚变发电，而聚变技术的其他应用也备受期待。英国 Tokamak Energy 公司成立于2009年，致力于聚变技术的研发。近期新成立了 TE Magnetics 部门，旨在将其高温超导磁体技术商业化。
HTS 磁体技术不断取得突破进展
在高温超导（HTS）磁体技术方面，Tokamak Energy 公司取得了显著成就。这家由英国原子能管理局科学家和研究人员于2009年创立的公司，不仅致力于托卡马克聚变发电，还在 HTS 磁体制造方面拥有200多项专利Tokamak Energy 正与美国能源部合作，通过美国国防部高级研究计划局（DARPA）构建磁流体动力推进器（MHD）。MHD 推进器利用电场加速导电流体，当磁场垂直于流动方向施加时，会产生洛伦兹力，即与电场和磁场成90度角的推力。早在上世纪90年代，日本三菱公司曾建造了一艘由原型 MHD 推进器驱动的“大和1号”船只，但由于技术限制，磁场强度仅为4 T，船只最高速度仅为15公里/小时。自那时起，HTS 磁体技术不断取得突破进展。Tokamak Energy 在2019年成功制造出一种能在20 K温度下产生24 T磁场的磁体。该磁体基于超导钡-铜-氧化物带技术，专为托卡马克聚变装置的极向场线圈设计。Tokamak Energy 的这一成就不仅令人瞩目，也为 MHD 性能的提升和其他应用领域的拓展打开了大门。因此，公司成立了 TE Magnetics 部门，专注于 HTS 磁体技术的商业化。据 Future Market Insights 的最新报告估计，该技术在2023年的市场价值已达到惊人的33亿美元。Tokamak Energy 的联合创始人兼执行副主席 David Kingham 指出，HTS 磁体在多个领域具有广泛应用潜力，包括空间推进器、质子束疗法、风力涡轮机以及飞机的电机和发电机等。其中，大型飞机的飞行对功率密度的要求极高，而传统非超导电机难以满足这一需求。尽管 HTS 动力飞机听起来遥不可及，但空中客车公司等巨头已经涉足这一领域。空中客车公司一直在利用 HTS 技术开发原型发动机，并通过其 ASCEND 计划构建了一个500 kW的动力系统，该系统的电机由 HTS 提供的电流驱动。空中客车公司认为，冷却带材所需的低温技术可以由液态氢燃料驱动，而这种液态氢燃料将在燃料电池中产生电力。超导系统的优势在于其效率远高于传统技术，并能提供巨大的功率密度，为更轻、更高效的飞机指明了方向。当然，在此类技术实现商业化之前，还需付出更多努力。但空中客车公司已经迈出了充满希望的第一步，而可靠的 HTS 磁体对于这项工作的成功至关重要。在中国，商业化聚变公司星环聚能也取得了显著进展。该公司掌握HTS无绝缘磁体设计和制造的核心技术工艺，并自主研发了磁体励磁控制、运行状态监测和失超保护系统。开发的多台HTS磁体在多次冷热循环后依然能够稳定产生目标磁场，满足用户磁体的实用化运行指标。其中，SH-150亥姆霍兹磁体已成为星环聚能的主要等离子体技术开发测试平台。除了致力于研发可控核聚变超导磁体外，星环聚能还提供一系列高性能的定制磁体产品，涵盖了高温超导线缆、核磁共振谱仪（NMR）以及用于强磁极端条件的实验装置等。此外，星环聚能还自主研发了多种信号调理设备和等离子体诊断技术，并已经长期稳定应用于聚变实验装置。这些设备和技术可以在相关场景广泛应用，推动聚变衍生技术产业化。详细产品信息可在星环聚能官网查看，欢迎有相关技术需求的企业咨询洽谈。
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https://physicsworld.com/a/fusion-the-web-and-electric-planes-how-spin-offs-from-big-science-are-transforming-the-world/本文所刊部分内容来源于互联网或其他第三方资料源，如有侵权，请联系删除。本账号对于引用文章信息引致的任何损失，不负法律责任。
