7月31日，美国仿星器商业聚变公司Thea Energy在《IEEE Transactions on Applied Superconductivity》发表的最新研究显示，其研发的 “Canis” 3×3 高温超导（HTS）平面线圈阵列成功验证了仿星器磁场整形的核心能力，闭环控制误差仅0.56%-0.60%，突破了传统模块化线圈的技术与成本桎梏，为商业化聚变装置开辟了新路径。
一、传统仿星器的 “痛点” 与创新方案
作为可控核聚变的关键装置之一，仿星器长期受限于 “模块化线圈” 的复杂性。这类非平面线圈需在三维空间中满足严苛公差，制造难度大、成本高昂，美国 NCSX（National Compact Stellarator Experiment）项目甚至因线圈问题被迫终止。
Thea Energy成立于2022年，技术创新源于普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的专利技术：采用 “平面环绕线圈+平面整形线圈” 组合生成三维磁场。其中，整形线圈以 “瓦片式” 排列在真空容器外，可组成可拆装的 “场整形单元（FSUs）”，不仅降低制造复杂度，还能简化维护——这一设计使Eos（该公司首台集成聚变系统）无需复杂模块化线圈即可形成优化磁场。
二、Canis阵列：从设计到制造的突破
为验证技术可行性，Thea Energy打造了 “Canis” 3×3磁像素阵列，由9个HTS平面线圈组成，核心突破主要体现在三方面：
- 材料与性能：Thea Energy 选用稀土钡铜氧化物（REBCO）超导带材，基于其在20K、14T组合磁场下的工程验证——在导体总场强超14T时，仍可保持≥200A/mm²的绕组电流密度（设计值，约为材料临界电流的30%）。单线圈仿真显示，20K下最小临界电流达549A，远超150A的标称运行电流（裕度2.7倍），为高场稳态运行提供了冗余设计。
- 结构优化：采用 “焊接金属绝缘（SMI）” 架构，兼顾热导性与抗分层能力；非绝缘设计使线圈能通过匝间电阻绕过局部缺陷，实现被动失超保护，无需额外保护硬件。
- 高效制造：开发专用生产线，将双饼线圈（DP）生产周期压缩至3天内，且兼容3家供应商的REBCO带材，验证了规模化生产潜力。
三、测试结果：精度与稳定性双达标
在定制的低温测试系统中（20K超临界氦冷却，真空度达1×10⁻⁵torr），Canis磁像素阵列完成了关键验证：
- 生成与Eos相关的两种磁场形态（EOS1、EOS2），对应等离子体边缘的不同曲率区域；
- 采用LabVIEW实时控制系统与ATLAS扫描技术，在25cm处测量的磁场误差仅0.56%（EOS1）和0.60%（EOS2），远低于1%的目标；
- 蒙特卡洛模拟显示，即使考虑传感器与线圈位置误差，95%置信区间的误差仍≤0.94%，稳定性满足聚变运行要求。
Canis项目的成功验证了Thea Energy高温超导平面线圈的核心价值：相较于传统方案，其制造成本更低、周期更短，且可通过增加线圈数量扩展至大型装置。Thea Energy表示，下一步将测试瞬态磁场控制与失超保护，为Eos的集成与Helios（聚变试点装置）的规模化奠定基础。
参考资料：
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/11105783
- https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=11105783