Разработка тороидального полевого модельного магнита на высокотемпературных сверхпроводниках класса 25 Т компании «Чаоци Синьэн» достигла поэтапного прогресса

В последнее время разработка тороидального полевого модельного магнита на высокотемпературных сверхпроводниках класса 25 Т компании «Чаоци Синьэн» достигла двух поэтапных успехов: после завершения разработки и испытаний первого пантельного высокотемпературного сверхпроводящего одноблинного катушечного элемента компания запустила серийное производство пантельных одноблинных катушек; одновременно, самостоятельно разработанное низкоомное разъемное соединение площадью 24 см² завершило изготовление опытного образца и испытания характеристик в зоне температур жидкого азота, эквивалентное сопротивление соединения составило около 33 нОм.

Эти два достижения соответствуют двум ключевым этапам: стабильному производству одноблинных катушек и низкопотерянному соединению множества элементов. Проект переходит от этапа отработки технологии единичных изделий к производству многоблинных катушек и системной интеграции модельного магнита.

Одноблинная катушка — не обычный компонент модельного магнита, а базовый элемент, объединяющий проводник, пантельную структуру, изоляцию, электрические соединения и испытательные интерфейсы. Каждый одноблинный элемент требует независимого изготовления и контроля, а также служит основой для последующей многослойной сборки, возбуждения магнита и эксплуатации при низких температурах.

Пантельная катушка, встраивая высокотемпературный сверхпроводящий проводник в высокопрочную пластинчатую структуру, обеспечивает интегрированное объединение сверхпроводящей обмотки и несущей механической конструкции, что является одним из важных технических путей для компактных высокотемпературных сверхпроводящих тороидальных полевых магнитов для токамаков с высоким полем. Данный подход способствует повышению точности позиционирования обмотки и несущей способности конструкции, а также обеспечивает поддержку управления напряжениями в условиях высокого поля.

В процессе разработки модельного магнита возможность стабильного и воспроизводимого серийного производства одноблинных катушек напрямую влияет на точность последующей сборки, электромагнитные характеристики и эксплуатационную надежность. Запуск серийного производства означает переход соответствующих работ от этапа исследования ключевых технологий к этапу системной инженерной реализации.

В многоблинном магните между отдельными одноблинными элементами необходимо формировать полный путь передачи тока через соединения. Для высокотемпературных сверхпроводящих термоядерных магнитов рабочий ток велик, и даже при сопротивлении соединения на уровне десятков наноом может возникать недопустимое джоулево тепловыделение. Поэтому снижение сопротивления соединений при обеспечении надежности соединения является важным требованием для контроля тепловой нагрузки при низких температурах и повышения эффективности работы магнита.

С учетом требований модульной сборки модельного магнита компания «Чаоци Синьэн» провела разработку низкоомного разъемного соединения и завершила изготовление опытного образца путем оптимизации конструкции соединения, контактного интерфейса и технологии сборки. Результаты испытаний в зоне температур жидкого азота показали, что зависимость напряжения от тока на соединении в целом линейна, а эквивалентное сопротивление соединения, полученное аппроксимацией, составило около 33 нОм; при нормализации по эффективной площади контакта показатель сопротивления соединения составил 792 нОм·см².

Данный результат показывает, что соединение, сохраняя разъемные свойства, обеспечивает передачу тока с низким сопротивлением на наноомном уровне, что может служить технической основой для последующего соединения одноблинных катушек, сборки многоблинного магнита, а также технического обслуживания и замены модельного магнита.

На следующем этапе компания «Чаоци Синьэн» продолжит продвижение серийного производства одноблинных катушек и контроль качества, проведет испытания повторной сборки соединений, низкотемпературных циклов и циклов тока, а также постепенно перейдет к многослойной сборке, проверке при высоком токе в зоне температур 20 К и общей интеграции модельного магнита.