近日，星环聚能自主研发的全尺寸环向场磁体顺利完成20 K(-253.15℃)低温环境下的励磁测试，磁体成功励磁至4.5 kA。该磁体高约4米、宽约2米，尺寸与聚变堆装置完全一致，并非缩比模型。这是全球首个面向球形托卡马克聚变堆的全尺寸高温超导环向场磁体 ，标志着星环聚能在聚变堆级高温超导磁体工程化道路上迈出了关键一步，也为下一代球形托卡马克装置CTRFR-1(星环一号)的研制奠定了坚实基础。
图：全尺寸环向场磁体测试现场
对于球形托卡马克而言，中心柱空间极端受限，对磁体的工程电流密度提出了远高于常规托卡马克的要求。该磁体正是为这一极端工况量身设计：
含线圈盒工程电流密度超过40 A/mm²——作为对比，国际热核聚变实验堆(ITER)相应指标公开值仅约10 A/mm²;
绕组电流密度达375 A/mm²——公开文献显示，CFS的SPARC环向场模型磁体绕组工程电流密度约为153 A/mm²，星环这一指标达到其约2.4倍，且同处20 K温区;
本次测试中，磁体成功励磁至4.5 kA，通流比超过60% ，通流裕度充足;等效装置中心磁场达到3.06 T 、等效装置最大磁场达到11.1 T ，各项关键指标均符合预期。
更重要的是，磁体经过多次测试，性能稳定 ，充分验证了设计、工艺与运行的可靠性。
不追极端磁场，而追极高电流密度：球形托卡马克的路线选择
需要说明的是，球形托卡马克的技术特点决定了它并不追求极端高磁场，而是追求极高的工程电流密度 。这正是球形路线区别于常规托卡马克、强场托卡马克的本质所在。在满足约束能力的前提下，更高的电流密度意味着更紧凑的磁体设计与更低的磁体储能 ，从而降低失超带来的风险、提升运行安全裕度 。星环的这一磁体，正是这一路线优势的工程化体现。
图：测试结果
本次测试的另一个核心看点，是星环聚能展现出的全链条垂直整合能力 ——从高温超导带材入厂开始，到磁体绕制、关键零部件、制冷、信号采集与控制系统，绝大部分环节均由公司自主掌握：
带材验收：自主研发的带材磁测量与卷对卷设备，参与了部分带材及带材接头的验收;
线圈绕制：自主研发两代绕线机，完成了全部线圈绕组的绕制;
关键零部件：自主研发的冷却管路绝缘端子、磁体内部接头、电流引线关键部件等关键工艺与核心零部件，成功应用于磁体;
磁体馈线：自主研发的10 kA 级高温超导磁体馈线，已通过初步测试;
制冷系统：自主研发的4900 W 液氮温区冷氦气制冷机作为冷屏冷源，与供应商合作建设的360 W/20 K 冷氦气系统作为磁体冷源;
冷屏与杜瓦：全自主设计、可同时兼容聚变堆极向场磁体与环向场磁体的全尺寸冷屏、杜瓦投入使用;
磁屏蔽系统：面向全尺寸高参数测试，研制了全套磁屏蔽系统，对仪器设备就近保护，更贴近聚变堆真实运行条件;
信号采集：电压、电流、温度、应变、磁场等全部传感器信号，均由自主研发并已商品化的EPIC极端物理综合测试仪采集;
失超检测准备：自主研发了OFDR分布式应变/温度传感系统，可以毫米级空间分辨率连续监测磁体内部的应变与温度分布，为高温超导磁体的失超检测做好了技术准备;
控制系统：基于AI Native开发的控制系统，作为整个测试的控制与监测界面。
图：信号监控系统界面
本次测试中，整体降温与实验过程全部实现自动化 ，降温速率与最大温差平稳，各系统运行稳定。这不仅验证了该磁体从磁体设计、工艺制造到低温运行的全链条技术路线可行性，也为后续全尺寸工程磁体的批量化生产、以及聚变装置堆芯部件的工程化研制，积累了宝贵的工程数据与实践经验。
该磁体的成功测试，是星环聚能在磁约束聚变工程化进程中取得的又一重要成果。未来，星环聚能将继续推进高温超导磁体技术向更高电流、更强磁场、更大尺寸方向迭代升级，加速聚变能源从科学验证走向工程实现，为人类清洁能源的未来贡献"星环力量"。
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