新奥与北京世维通光智能科技有限公司联合攻关，成功研制出全球首套适用于球形托卡马克装置的光纤涡流电流测量系统，解决了强磁场紧凑空间下的涡流诊断难题。两项成果共同服务于聚变能源技术发展，标志着我国在聚变装置关键部件与诊断技术领域取得重要进展。
一、高温超导磁体线圈实现商业化关键跨越
1、技术指标全面达标，实现完全自主可控
新奥自主研制的第二代高温超导模型TF线圈于2025年完成设计制造，在运行温度20K、通流10kA条件下，磁场强度达到4.7T，高绕组电流密度达132A/mm²，各项参数均满足新奥氢硼球形环实验装置的需求。尤为重要的是，该模型线圈从设计、制造工艺到设备、材料及相关技术，实现了100%国产化，打破了国外技术垄断，展现了我国在高温超导磁体领域的自主创新能力。
2. 从技术验证到商业化的战略转向
新奥在聚变磁体技术研发上采取了分阶段推进策略。2023-2024年，团队成功研制出米级D型一代模型线圈，最高磁场强度达12T，验证了高温超导磁体用于氢硼球形环的技术可行性。
而第二代模型线圈的研制重点发生了战略性转变——不再追求更高磁场参数，而是着眼于聚变堆磁体的商业化考量。这一转变体现在两个核心维度：
一是研究目前世界上创新型的高温超导聚变磁体在聚变堆复杂电磁工况下和极端失稳工况下的可靠性;
二是统筹平衡超导带材与磁体稳定性，准确匹配强耦合垂直磁场下的高电流密度超导带材及缆线制造工艺，在保障磁体性能的同时，将二代模型线圈的超导带材利用率提高近一倍。
新奥表示，第二代模型线圈的成功研制，标志着团队在"低成本、高可靠、可商用"的核心目标上迈出了关键一步。通过精密的设计优化和工艺改进，团队不仅验证了磁体在极端工况下的可靠性，更在成本控制方面取得实质性进展，为未来商业聚变堆的工程化应用积累了宝贵经验。
二、全球首套光纤涡流诊断系统
在北京市科委京津冀创新协同项目的支持下，新奥与北京世维通光智能科技有限公司开展联合攻关，针对托卡马克装置中的关键电流诊断难题，成功研制出全球首套适用于球形托卡马克装置的光纤涡流电流测量系统。
相比常规托卡马克，球形托卡马克具有中心柱结构紧凑、导电部件集中、背景磁场强度高等特点。在此条件下，传统基于磁探针或模型反演的方法难以实现涡流的直接测量，特别是在强背景磁场(数特斯拉量级)和有限安装空间约束下，诊断系统的动态范围和抗干扰能力面临严峻挑战。这一难题长期困扰着球形托卡马克装置的物理研究和运行控制。
1. 创新技术方案的核心突破
面对这一挑战，联合团队创新性地提出了硬件补偿式双回路光纤电流传感器(FOCS)解决方案。该系统的核心创新点包括：
双回路设计架构：系统采用内外双环结构：一个内环光纤传感器安装于真空室内壁，专用于测量等离子体电流(Ip);一个外环光纤传感器环绕装置外部，用于探测包含等离子体电流、所有外部线圈电流以及真空室涡流在内的总环向电流。这种设计实现了多信号源的分离测量。
独创硬件实时补偿技术：针对多匝中心螺线管(CS)线圈产生的、远超传感器量程的主导背景磁场(等效电流超过12MA)，系统创新性引入两级硬件补偿光纤环。通过精密缠绕306匝的"粗补偿"环，在物理层面实时抵消绝大部分背景磁场，再结合可精细调谐的补偿光纤，将残余误差抑制在低水平，显著提升了信噪比。这一硬件补偿方案避免了复杂的软件算法处理，提高了系统的实时性和可靠性。
光纤技术固有优势：基于法拉第效应的FOCS技术，具备本质电气隔离、抗电磁干扰能力强、结构紧凑、耐辐射等优点，非常适合在托卡马克的强电磁、复杂空间环境中进行高精度、长距离测量。相比传统电磁测量方法，光纤技术从根本上避免了电磁干扰问题。
2. 成功应用验证与性能表现
该联合研制的FOCS系统已成功部署于新奥"玄龙-50U"球形托卡马克装置上，并进行了全面的实验验证，证明了系统的卓越性能：
补偿性能验证：在仅CS线圈运行的放电中，系统成功将强大的CS电流信号(等效电流超过12MA)抑制到可忽略的水平，证明了硬件补偿方案的有效性。这一结果验证了系统在强背景磁场下的抗干扰能力。
涡流动态测量：在完整的500kA等离子体放电实验中，系统成功重建出峰值约120kA的净环向涡流动态波形，与基于互感模型的数值模拟结果高度吻合。这是全球首次在球形托卡马克装置上实现涡流的直接、实时测量。
支撑物理研究："玄龙-50U"创新地采用EC(电子回旋)击穿和启动，EC和CS协同爬升的等离子体启动方案。利用该诊断系统，研究人员首次定量评估了这种启动方案对涡流的抑制效果，为优化球形环等离子体启动方案提供了直接支撑。
该创新成果已发表于国际知名等离子体领域期刊《Plasma Science and Technology》，标志着我国在磁约束核聚变诊断技术领域取得又一重要突破，为解决同类紧凑型聚变装置中的涡流诊断难题，提供了全新的技术路径和可靠工具。
新奥在TF线圈上的工程化探索，与在涡流诊断上的方法创新，分别从硬件实现与运行测量两个关键环节推进。前者直面商业化的成本与可靠性门槛，后者解决长期制约装置精确控制的核心诊断难题。二者虽由不同团队完成，却在“玄龙-50U”装置上形成了从部件到系统的完整验证闭环。
这类并行突破，标志着相关研发已从单项技术攻关，进入多系统协同推进的阶段。下一步，如何将已验证的部件与诊断技术，进一步集成到更完整的聚变实验装置中，并持续提升其综合运行效率与稳定性，将成为真正的考验。
