近日,蔚蓝恒星完成了全国首个仿星器磁体低温综合测试平台建设,首轮磁体测试已启动。
蔚蓝恒星低温系统评审专家邱立龙表示:“从自主设计、系统集成到国产化配套,蔚蓝恒星在三个半月将真空、低温、供电、测量与保护整合为一套综合测试平台。测试平台展现了团队极强的科研能力,工程能力和项目管理能力。”
在可控核聚变赛道的前沿,速度源于实干。低温系统作为仿星器稳定运行的基础,其真空度、密封性、制冷能力都极为重要。不同于常规节奏化研发模式,蔚蓝恒星始终秉持着极致务实、主动攻坚的奋斗姿态,通宵值守、错峰工作、逐点排查隐患、逐项校准参数,以严苛的工艺标准,为每一次线圈低温测试筑牢前置基础。
蔚蓝恒星低温测试平台馈线系统安装调试
低温系统搭建为何不可或缺
在低温环境中,磁体需要经历降温、通流和电磁循环等过程,其载流表现、温度变化与结构响应,都需要通过试验逐项检验。超导磁体完成制造后,还需要经过一系列测试,才能进入装置集成环节。77 K液氮测试主要用于前期性能筛查和工艺验证,而在接近实际运行温度下开展的冷氦循环与导冷低温测试,将进一步检验磁体在低温、大电流条件下的真实性能,是磁体交付前的重要“守门员”。
MIT与CFS在SPARC环向场模型线圈(TFMC)项目中,也专门建设了氦循环低温测试系统,并在约20 K条件下完成大型REBCO磁体的高电流、高磁场测试。低温测试并非磁体制造完成后的附加环节,而是高温超导磁体从“制造完成”走向“满足装置运行要求”的关键工程验证。
蔚蓝恒星建设的磁体低温综合测试平台面向10K-20K温区,设置大小两个杜瓦,并配套氦低温、磁体供电、性能测量与运行保护系统。平台可覆盖磁体从降温、通流到背景磁场测试等关键环节,使团队能够在接近实际运行工况的条件下,对磁体性能进行系统验证。
平台建成后,将为公司首台高温超导仿星器的批量线圈测试提供支撑,使磁体制造、低温测试与整机装配形成更紧密的衔接。在装置建设周期内,每一批线圈都能够按照既定测试流程完成验证,以测试数据作为进入后续集成环节的重要依据。
双杜瓦灵活配置
适配大规格磁体低温测试
面向不同尺寸、结构和测试批次的磁体,平台同时考虑了低温环境的建立与测试工况的灵活配置。
两个杜瓦分别承担不同规格磁体的测试任务。大杜瓦直径3.0米、长度4.2米,可同时满足大尺寸磁体和小线圈低温测试需求;小杜瓦直径2.2米、长度3.2米,适用于不同规格模块化线圈。两个杜瓦可独立运行,也可同时开展测试,便于团队根据磁体类型、制造批次排期测试。
要在约10K-20K的温区维持稳定状态,系统既要降低外界热量进入,又要及时带走磁体通电时产生的热量。杜瓦内部采用真空、多层绝热、液氮冷屏与低温氦冷却相结合的结构:真空环境减少气体传热,多层绝热和77K液氮冷屏降低外界向低温区域的辐射漏热,10K-20K氦管则为磁体降温提供冷量。三者共同构成磁体低温测试所需的环境条件。
平台以当量制冷量500 W@4.5 K的氦制冷系统作为冷源,为大型磁体降温并维持测试温度提供支撑。氦压缩机站、除油纯化、冷箱、液氮系统以及氦气储存与纯化系统共同完成氦气的压缩、净化、膨胀制冷和循环利用;控制系统可自动执行液氮加载、系统降温及透平膨胀机启停等流程。磁体测试时,氦回路进口绝对压力可在2.0至10 bara范围内调节,以适配不同磁体的冷却工况。
蔚蓝恒星低温测试平台现场
双杜瓦与可调节的冷却条件相配合,使平台能够围绕不同磁体组织测试,兼顾大尺寸磁体的容纳需求与多批次任务的安排效率。
提供背景磁场环境
验证真实工况下仿星器线圈性能
低温环境建立之后,平台还需要完成磁体供电、状态测量和运行保护,才能形成完整的测试条件。
测试过程中,平台通过硅二极管温度计和CERNOX温度计监测降温速度、温度梯度及局部温升,由纳伏表捕捉线圈和接头两端的微小电压,并结合霍尔传感器、应力应变片以及压力和流量传感器,同步记录磁场、结构响应与冷氦气供给状态。这些复杂的信号,最终通过NI采集卡汇入同一套测控系统,实现实时显示、存储和关联分析。当出现异常电压或局部温升时,报警与失超保护功能随即介入,为测试判断和安全处置提供支持。
蔚蓝恒星低温测试系统流程示意图
平台还可结合背场测试,模拟仿星器线圈实际运行中的关键磁场条件,记录其载流与电磁响应,为评价磁体在装置复杂三维磁场中的运行表现提供依据。
从大尺寸磁体容纳,到低温降温、通流、背场及多参数状态监测,平台能够覆盖不同规格磁体的多类测试需求,形成较为完整的综合测试能力。
三个半月从0-1,蔚蓝恒星快速建立
低温系统自主设计与建设能力
相较于同行业低温平台以年为单位的建设和投运周期,蔚蓝恒星仅用三个半月完成平台建设,实现了跨越式突破。这种颠覆性速度的背后,是团队主动加压、超前攻坚、严守工期节点的精神,是团队对总体方案、系统接口和实施过程的统一把握,是团队在保证系统有效性前提下的高效实际工程实力。
平台建设的难点,在于多专业系统的集成。杜瓦结构、支撑方案和馈线配置,需要适应磁体本身的尺寸与测试工况;冷源、真空管路和控制系统,则需要在实际运行中保持稳定。团队在方案设计阶段持续梳理接口关系,在设备到场后逐项核对安装条件,并根据现场情况不断调整细节,确保系统能够真正服务于磁体测试。
低温系统团队负责人表示:“这套平台建设的关键,是围绕磁体性能测试进行总体设计。我们自主确定总体方案,统一技术要求与接口配合,并在设计阶段充分考虑磁体安装、运行操作和后续检修等需求。这样,低温、真空、供电、测量与保护等环节才能协同推进,为磁体性能测试提供可靠支撑。”
6月初,团队启动低温方案构思;6月中旬,完成系统总体设计;7月,推进冷源及配套设备采购; 8月,安装集成;9月,完成低温平台建设。蔚蓝恒星用极强的专业度、行动力与速度,在设备设计、制造、交付和现场集成之间快速协调,推动多专业系统按计划集成。
低温平台测试现场
目前,平台首轮测试已围绕降温表现、接头电阻、目标电流运行及电磁循环等内容展开。低温平台从建设到投入测试的快速衔接,不仅为后续线圈性能验证提供了自主、可靠的基础条件,也展现出蔚蓝恒星在复杂工程任务中的执行能力。
面向建设全球首个高温超导仿星器的目标,面对复杂系统协同与严苛测试要求,团队以专业把住底线,以实干推进落实,持续沉淀可验证的数据与工程经验,在每一次测试与反馈中为仿星器整机建设积累更扎实的工程能力。

