近日，国际热核聚变实验堆(ITER)组织宣布，其磁体冷测设施正式投入运行。5月20日，首个重达330吨的环向场(TF)铌锡(Nb₃Sn)超导线圈在历时12天降温后，成功达到4K(-269℃)的低温工作状态，正式进入超导态，高电流测试即将展开。
磁体冷测计划是ITER在2023年调整装配与调试策略后新增的关键技术验证环节，旨在磁体安装入主机之前完成全电流运行验证。ITER超导磁体系统由18个TF线圈、6个PF线圈及中心螺线管构成，总储能达51GJ，运行条件极为苛刻。磁体冷测设施能够提供磁体行为、低温性能、电气接口、仪表运行及内部关键接头等方面的核心工程数据，有助于在整机综合联调前提前识别和降低系统性风险。
在该设施建设过程中，中国科学院等离子体物理研究所(以下简称“等离子体所”)深度参与设计、研制、集成和调试，承担了测试杜瓦、磁体馈线系统、供电及失超保护系统等关键任务，为设施建成投运提供了重要支撑。
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磁体冷态测试杜瓦
ITER磁体冷态测试杜瓦设计方案
磁体冷测设施建设首先需要一个可为超导磁体提供4K超低温测试环境的大型真空容器。其核心装备——磁体冷态测试杜瓦(MCTB)，整体长21.2米、宽10.5米、高6米，主密封面周长约56米，容积超过1000立方米，是ITER组织迄今接收的最大单体部件。由于ITER主机总装时间表预留窗口极短，测试杜瓦能否高质量、按期交付，直接关系到整个测试平台建设进度。
ITER磁体冷测杜瓦顺利竣工交付
该部件由等离子体所牵头，联合上海电气核电设备有限公司共同研制。项目团队在11个月内相继攻克了大型仿形曲面毫米级精密成型、大尺寸壳体和大周长法兰焊接变形控制、大周长高真空密封等关键工艺和技术。在最终抽真空与氦检漏测试中一次成功，真空度优于1×10⁻² Pa，整体密封漏率低于1×10⁻⁶ Pa·m³/s。凭借极限工期下的高质量交付，该项目获ITER组织2025年度部件交付团队奖。2025年7月，测试杜瓦完成研制并顺利交付，为后续系统集成奠定了坚实基础。
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磁体馈线系统
与测试杜瓦相配套的磁体馈线系统(Feeder)，承担着连接低温环境与外部电源、冷却及测控系统的重要功能。ITER磁体馈线系统共31套，需要在较长距离范围内实现电流、冷却介质和数据信号的可靠传输，是连接杜瓦内部磁体与外部支撑系统的重要通道。
等离子体所长期承担ITER大型超导馈线系统采购包任务，先后完成TF 68kA高温超导电流引线的设计研发及低温大电流测试验证等工作。此次磁体冷测设施所采用的馈线系统同样由等离子体所研制，为超导磁体从室温电源到4K低温环境的稳定供电提供了可靠保障。2026年5月，等离子体所完成了ITER TAC1馈线系统一期装配任务，顺利实现31套磁体超导馈线系统在生物屏蔽层区域的精确落位及连接。
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供电及失超保护系统
磁体冷测的实施，还离不开一套能够输出超大电流的供电及失超保护系统。该系统被喻为装置的“心脏”，是驱动超导磁体开展性能测试的核心动力来源，直接关系到环向场线圈在极端低温环境下的安全性和稳定性。
2024年5月，等离子体所牵头组成联合体，在全球竞标中成功中标该系统，承担设计、制造、运输、安装及调试等全流程任务。项目团队仅一年便完成了所有设备的设计、加工制造和出厂调试，于2025年9月顺利运抵法国ITER现场。项目团队驻场6个月，围绕控制保护系统等关键技术难题持续攻关，逐项解决系统集成过程中的软硬件问题，提出并优化十余条控制保护规则，成功实现电源及失超保护系统与ITER主控系统的首次大规模联调。2026年3月30日，该系统完成现场验收测试。
ITER磁体冷测设施的顺利建成并投入运行，标志着我国在聚变工程关键系统自主研制与系统集成方面迈出了坚实一步，进一步提升了我国在国际大科学工程中的参与度和贡献度。从核心装备研制到系统集成调试，等离子体所以扎实的技术实力和高效的工程执行力，为ITER关键设施建设提供了有力支撑，为国际聚变事业贡献了中国智慧和中国力量。
