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驾驭20KA“人造太阳”之脉,国产电流传感器点亮核聚变未来之路

一组精密线圈在极端低温中稳定产生强大磁场,而高精度测量这澎湃电流的“眼睛”,正来自一家无锡公司自主研发的高精度电流传感器。

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近期,新奥集团第二代高温超导模型线圈研制成功的消息引发行业关注,这项“全自主设计、100%国产化”的突破标志着我国在聚变能源领域迈出坚实一步。这背后,一项关键技术支撑着整个系统的精准运行——高精度、大量程电流传感器。

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在无锡纳吉伏科技有限公司的实验室里,技术人员正在调试即将交付的CTF系列/CTG系列电流传感器。这款量程高达20KA、精度达到10ppm的设备,即将在核聚变装置中承担关键的电流监测任务。

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01 聚变突破,商业化的曙光

新奥集团第二代高温超导模型线圈的成功研制,标志着我国在聚变能源商业化道路上迈出关键一步。该线圈实现了运行温度20K、通流10kA下磁场达4.7T的卓越指标。

作为商业聚变堆中建造成本最高的关键部件,磁体技术的每一次突破都对聚变商业化进程产生决定性影响。新奥从一代模型线圈到二代模型线圈的演进,聚焦于“低成本、高可靠、可商用” 的核心目标。

这种技术路线调整背后,是对聚变堆磁体商业化考量的深思熟虑:研究高温超导聚变磁体在极端工况下的可靠性,同时平衡超导带材与磁体稳定性。

02 电流监测,聚变装置的“神经末梢”

核聚变装置需要精确控制超导磁体中高达数万安培的电流,以维持稳定的磁场环境。在这一领域中,电流传感器的角色如同人体的“神经末梢”,承担着感知、反馈和调节的重要功能。

温度、磁场强度和电流密度之间的微妙平衡决定了聚变装置的效率和安全性。高温超导磁体的运行温度需保持在20K左右,通流能力达到10kA级别,同时要实现132A/mm2的高绕组电流密度。

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无锡纳吉伏科技有限公司研发的CTF和CTG系列电流传感器,正是为解决这些苛刻测量需求而生。这些传感器具备高达20KA的量程、10ppm的精度和200mm的穿心孔径,能够满足核聚变装置对电流监测的严苛要求。

03 技术参数,衡量传感器能力的标尺

电流传感器在核聚变项目中作用非常关键,对其技术参数提出了前所未有的高要求。量程、精度和孔径成为衡量传感器能力的三个关键标尺。

新奥第二代高温超导模型线圈需在10kA电流下工作,而未来商业聚变堆对电流的需求可能更高。这就要求电流传感器不仅要满足当前需求,还要为未来发展预留空间。

精度方面,10ppm(百万分之十)的测量精度意味着在20KA全量程下,误差不超过0.2A。这种精密测量能力是确保聚变装置稳定运行的基础。200mm的穿心孔径设计,则考虑到了聚变装置中多股线缆导体的实际尺寸,为传感器安装提供了便利,同时要避免因导体弯曲、偏心导致的测量误差。

04 国产化浪潮,本土技术的崛起

新奥项目实现“100%国产化”的技术突破,不仅体现在超导线圈本身,也延伸至包括电流传感器在内的配套设备。无锡纳吉伏的电流传感器正是这一国产化浪潮中的重要组成部分。

在复杂的聚变工况下,传感器需要面对强磁场、低温和高真空等极端环境。这对传感器的材料选择、结构设计和信号处理提出了独特挑战。

通过自主创新和技术积累,国内企业已能够提供满足核聚变领域需求的电流测量解决方案。这种能力的形成,为聚变能源的完全自主化奠定了坚实基础。

05 产业协同,生态共赢的未来

核聚变技术的进步需要全产业链的协同发展。从超导材料到磁体设计,从电流传感器到控制系统,每个环节的创新都能为整个系统带来性能提升。

无锡纳吉伏科技有限公司与新奥项目的合作,正是这种产业协同的体现。针对核聚变装置的特定需求,双方通过技术对接和产品定制,共同攻克了大电流、高精度、复杂电磁场环境下的电流监测的技术难题。

随着更多企业加入聚变能源产业链,一个健康、完整的产业生态正在形成。这将加速聚变能源从实验室走向商业应用的进程,为人类清洁能源未来开辟新路径。

聚变装置中心,那些精密缠绕的超导线圈内,高达上万安的电流正被精确地感知和控制。无锡纳吉伏的传感器静静工作着,将无形的电流转化为精准的数据信号,像聚变装置的“神经末梢”一般,实时反馈着这个“人造太阳”的每一次脉动。

随着新奥等项目不断推进,中国在聚变能源领域的自主创新之路越走越宽,中国企业研发的高精度、大量程电流传感器也获得了行业龙头企业的认可。