俄罗斯完成创纪录高温超导电缆测试,可控核聚变项目TRT迎来关键突破
2026-03-23 11:08:09

    2026年1月26日,俄罗斯国家原子能公司(Rosatom)旗下核心科研机构叶夫列莫夫电物理装备研究所(NIIEFA)正式发布重磅技术成果:其团队成功研发并完成一款高性能高温超导(HTSC)电缆的全流程测试,该电缆可在18T超强磁场环境下稳定承载65kA超大电流,综合性能全面超越国际热核聚变实验堆(ITER)现役超导电缆,为俄罗斯下一代聚变反应堆技术托卡马克(TRT)的电磁系统研发奠定了核心技术基础,也标志着全球可控核聚变超导磁体技术再攀新高。
    一、核心技术突破:性能领跑全球,颠覆ITER现有标准
    此次研发的高温超导电缆,是聚变能源领域超导材料应用的一次重大跨越,彻底打破了传统低温超导技术的性能瓶颈。相较于ITER项目采用的低温超导导体,NIIEFA研发的TRT专用电缆实现了全方位性能升级,在磁场耐受度、载流能力、装置紧凑性上均实现颠覆性提升,适配下一代紧凑型强磁场聚变堆的严苛运行需求。
    研究团队已完成5米长电缆原型的全工况测试,该电缆采用精细化复合结构设计:内部集成240条独立高温超导带材,嵌入铜基稳定基体保障导电稳定性,外部包覆高强度不锈钢护套,兼顾超强机械防护与极端环境耐受能力;同时内置专用冷却通道,可泵送5~20K(约-268.15~-253.15℃)超低温制冷剂,满足聚变堆极端低温运行要求。
    
超导系统研究负责人安德烈·梅德尼科夫(Andrey Mednikov)明确表示,测试数据验证该电缆在18T强磁场下可稳定传输65kA电流,这一综合性能参数创下行业全新纪录,是目前全球聚变领域超导电缆的顶尖水平。测试过程中,样品在液氮温度(约-196℃)下成功激发至超导状态,全程通过高精度诊断线路与专用测量台实时监控,所有核心运行参数均被精准记录,充分证实了电缆在极端磁场、超低温、大电流工况下的稳定性与可靠性。
    二、高效研发策略:降本提速,大幅缩短项目周期
    
NIIEFA团队在研发过程中采用了创新高效的测试方案,有效破解了聚变超导技术研发成本高、周期长的行业难题。尽管TRT装置最终运行温度需达到-270~-250℃的超低温区间,但团队将部分关键核心测试调整至约-196℃的液氮温度下开展,无需全程启用极致低温制冷设备。
    
这一优化方案极大简化了测试流程、大幅降低研发成本,同时实现了单位时间内更多样品的并行测试,直接缩短了TRT托卡马克装置整体研发周期,为项目快速推进、尽早进入工程化阶段提供了有力保障,也为后续长距离电缆量产与线圈制造扫清了前期测试障碍。
    三、项目核心背景:TRT——俄罗斯聚变能源战略核心载体
    
TRT全称反应堆技术托卡马克,是俄罗斯布局可控核聚变领域的旗舰项目,定位为长脉冲、强磁场、高温超导型托卡马克装置,由Rosatom联合俄罗斯科学院多家顶尖科研机构协同研发,充分依托俄罗斯参与ITER项目积累的深厚技术经验与工程实力,是俄罗斯迈向商用聚变能的关键实验平台。
    
该项目战略意义重大,被明确为推动俄罗斯快速、低成本向纯聚变反应堆及聚变-裂变混合系统(聚变中子源)过渡的核心枢纽,由Rosatom科技计划与项目部直接统筹管理,隶属于《俄罗斯联邦核能利用领域的设备、技术和科学研究综合开发计划》(RTTN/DETS/DETSR),纳入“开发可控热核聚变和创新等离子体技术”国家级联邦项目框架,享受国家级科研资源倾斜。
    
TRT装置选址定于特罗伊茨克创新与热核研究所(TRINITI)园区,该场地现有1987年建成后停运的TSP强场托卡马克装置及配套基础设施,后续将按照RTTN计划开展大规模升级改造,全面适配TRT装置的建设、安装与实验运行需求。
    四、TRT项目关键进展与未来时间线
    
目前,TRINITI已全面启动TRT装置配套基础设施建设工作,装置建成后,将成为俄罗斯准稳态高参数等离子体研究、等离子体加热与加料技术优化、包层模块测试、新型诊断技术及氚处理技术研发的核心实验基地,填补俄罗斯在下一代聚变实验装置领域的空白。项目核心时间节点清晰,推进节奏紧凑:

  • 2021年:TRINITI对外公布项目规划,明确TRT装置力争2030年建成投用;
  • 2022年:项目正式启动初步设计工作,同步整合ITER项目技术经验,敲定高温超导强磁场技术路线;
  • 2024年:完成全部初步设计,项目正式从概念规划阶段转入工程技术设计与核心部件研发阶段;
  • 2025年:NIIEFA联合莫斯科国立钢铁合金学院(MISIS),通过增材制造技术成功研发钨铜复合材料,用于TRT托卡马克偏滤器面向等离子体核心部件制造;
  • 2026年:计划完成两段长度超60米的长距离超导电缆量产与测试,TRT装置最终需累计10公里以上该型号电缆,用于制造30余个不同规格的超导线圈;
  • 2027年:依托长距离电缆,制造直径约1米、两层共40匝的全尺寸中心螺线管(CS)模型线圈,完成核心磁体部件工程化验证。
    五、RTTN国家级计划与核心研发机构简介
    
(一)RTTN综合开发计划概况
RTTN计划于2020年正式启动,由Rosatom牵头,联合库尔恰托夫研究所、俄罗斯科学院、俄罗斯科学与高等教育部共同设计,最初规划执行至2024年,后根据俄罗斯联邦总统法令,延期至2030年,是俄罗斯核能领域顶级国家级科研计划。计划涵盖五大核心联邦项目,聚焦闭式核燃料循环、可控核聚变、先进能源材料、核电站参考机组(含小型核电站)四大核心方向,全方位支撑俄罗斯核能与聚变能源技术自主化与领先化。
    
(二)核心研发机构实力
  • 叶夫列莫夫电物理装备研究所(NIIEFA):始建于1960年,Rosatom旗下核聚变、加速器与激光技术核心科研机构,深度参与ITER项目,负责第一壁原型、超导磁体电源、超导导体等关键部件研发,拥有全球顶尖的超导磁体与电物理设备研发实力;
  • 特罗伊茨克创新与热核研究所(TRINITI):成立于1952年,Rosatom旗下国家级聚变与等离子体物理研究中心,拥有近70年高温等离子体诊断、聚变实验装置运行经验,是TRT项目落地与实验运行的核心承载机构。
    此次高温超导电缆突破,不仅是俄罗斯聚变技术的关键一步,更印证了高温超导技术在紧凑型聚变堆领域的核心价值,为全球可控核聚变商业化进程提供了重要技术参考。
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