星环聚能自研10 kA二代高温超导电流引线通过额定参数测试,又一项聚变堆核心零部件取得突破

星环聚能

自主研发的10 kA二代高温超导电流引线顺利完成额定参数测试，多轮10 kA通流下运行稳定，高温超导段阻值低于10 nΩ，标志着公司在大电流高温超导电流引线领域实现核心技术自主可控。

近日，星环聚能自主研发的10 kA二代高温超导电流引线完成额定参数测试。测试中，两根电流引线（S1、S2）短接后顺利通过多轮10 kA通流考核，最高耐压可达10 kV，各项性能指标达到设计要求。

作为面向CTRFR-1（星环一号）装置磁体研制的关键部件，本次测试贯通验证了电流引线从结构设计、工艺探索、系统集成到低温测试的全流程，打破了国内外部分供应商在大电流高温超导电流引线领域的技术垄断，及传统Bi系电流引线带材供货和工艺问题，为后续聚变装置电流引线的批量研制奠定了坚实基础。值得一提的是，测试所需的低温大电流接头和绝缘端子也均由星环聚能自主研发。

10 kA二代高温超导电流引线

全自主设计技术路线，构建多级导冷一体化结构

电流引线是超导磁体系统的关键部件，承担着室温电源与低温超导磁体之间的大电流传输任务，其性能直接关系到整个装置的安全稳定运行。传统铜引线在大电流下热损耗大、制冷成本高，而高温超导电流引线利用超导带材零电阻特性，可显著降低低温端热负荷，是聚变装置、核磁共振、超导储能等领域的核心配套器件。

面向CTRFR-1装置10 kA级大电流传输需求，星环聚能采用了"室温段-换热器段-高温超导段"的多级导冷一体化设计方案：

• 室温组件：采用高导电铜材，确保大电流下低阻连接与可靠散热；

• 绝缘法兰组件：采用整体真空压力浸渍工艺，由玻璃纤维和环氧树脂固化形成绝缘，固化后进行精密外轮廓加工，保证真空检漏合格的情况下，交流绝缘耐压达到10 kV以上；

• HEX换热器组件：采用厚铜翅片与隔板堆叠结构，形成高效换热翅片与氮气通道，此外还需保证良好的密封性能和精确的尺寸要求，实现冷氦气与导体之间的高效换热；

• HTS高温超导组件：采用第二代高温超导带材YBCO，通过精密排布与锡焊工艺实现低阻连接，是电流引线实现低损耗大电流传输的核心环节。

整套电流引线结构紧凑，集成度高，兼顾了通流能力、热损耗、绝缘强度和机械可靠性等多维度设计目标。

团队系统攻克了多项关键工艺技术难题，建立起完整的自主工艺体系，涵盖高温超导组件焊接、铜接头焊接、整体绝缘湿绕、绝缘法兰氩弧焊与真空压力浸渍、传感器集成与高压绝缘、整套电流引线的安装和真空检漏等核心工艺环节，为产品性能提供了坚实保障。

多温区协同测试，额定通流下性能稳定优异

本次测试在星环聚能自主搭建的电流引线专用测试系统上完成。冷屏系统采用公司自主研发的77 K冷氦气系统提供冷源，电流引线高温超导段的高温端采用液氮系统降温，低温端采用20 K冷氦气系统降温，实现了多个温区的精确控制与协同运行。

测试采用S1与S2两根电流引线短接的方式，完成了多轮10 kA通流测试。测试结果显示：

• 通流能力：＞10 kA，高温超导段无失超、无异常压降，满足设计指标；

• 接头阻值：S1、S2两根电流引线高温超导段阻值皆低于10 nΩ，处于极低水平，验证了焊接工艺的可靠性；

• 运行稳定性：多轮通流测试后性能保持稳定，未出现异常；

• 保护系统：采用公司自主研发的断路器系统用于电流引线的失超保护，为测试安全提供保障；

• 信号采集：采用自主研发的极端物理综合测试仪（EPIC)完成电流、电压、温度等多通道信号的同步采集，数据精准可靠；

• 引线冷却：在高温超导段高温端使用液氮冷却，且在没有使用负压液氮系统的情况下，实现该电流引线10 kA稳定运行。

系统数据采集与控制页面

测试结果表明，星环聚能自研10 kA高温超导电流引线在额定电流下运行稳定、性能优异，各项关键指标达到设计要求，具备工程应用条件。

后续计划

后续，星环聚能将开展更多工况下的性能验证与长期稳定性考核，进一步优化工艺、固化流程，为电流引线批量生产做好准备。同时，该型电流引线将作为标准件应用于CTRFR-1装置磁体系统，与高温超导磁体馈线对接，形成完整的电流馈线系统。

星环聚能将围绕聚变装置需求，持续推进高温超导磁体及配套关键部件研发迭代，通过部件验证与系统集成，不断完善聚变装置工程化能力。