中科创星种子轮领投高温超导技术平台「翌曦科技」|创星portfolio
「翌曦科技」于2022年6月在上海成立,核心成员来自上海交通大学高温超导团队。该团队2010年由金之俭教授和从剑桥大学回国的洪智勇副教授共同创立,后续10多位来自剑桥、MIT、DTU、清华、上海交大等国内外顶尖名校和国家实验室的年轻人不断加盟,而今团队成员中有2人获国家青年拔尖人才,1人获上海市海外高层次人才,多名获东方学者、浦江人才等称号。团队得到了上海市政府的大力支持,从一开始就在高温超导材料制备到工程应用全产业链上进行了长期的研发布局,10年不懈努力,终于完成了二代高温超导材料的产业化,更为可喜的是超导带材产品经过激烈竞争进入了几个国际聚变研究巨头的核心供应商序列。

▲二代高温超导带材示意图
可控核聚变被认为是人类的终极清洁能源,多少科学家为之魂牵梦绕。虽然聚变的研究在不断取得进步,但由于技术难度高,实验装置超级巨大,使得研发的迭代周期十分冗长,其商业化目标始终停留在30年后。
二代高温超导材料的实用化引出了一条新的聚变技术路线,由于托克马克聚变功率P~β²B4V,实用高温超导材料的最高磁场强度B远高于低温超导材料,假设能提高聚变磁体的1倍场强,同样输出功率下体积只是原来的1/16。采用高温超导强场磁体不仅可以大幅缩小体积重量,降低建造成本,更重要的是其技术迭代速度将大大加快,这使得紧凑型聚变技术成为了近年来研究的热点。
2021年9月MIT-CFS公司研发成功了20T高温超导强场磁体,紧凑型聚变堆的核心难关被攻破,11月CFS公司获得了18亿美元的融资,按照其路线图,2025年将完成紧凑型聚变实验堆,2030年完成紧凑型聚变工程示范堆,实现聚变发电。由此可控核聚变项目由30年预期的超级国际合作项目变成了一个10年预期的风投热点。

从更宽的视角来看高温超导产业的发展,高温超导材料的成熟给聚变技术趟出了一条可能的新捷径,而紧凑型聚变的快速发展反过来将会推动整个高温超导行业的发展。CFS聚变实验堆SPARC的高温超导材料用量达8000公里,而2020年全世界一年超导带材总产量仅2000公里,正是由于国际上多个紧凑型聚变项目的牵引,高温超导材料迎来了超大规模的扩产,相应的其成本也将会快速下降,由此高温超导应用也迎来了多点开花蓬勃发展的局面。
上海交大团队不仅在高温超导材料领域取得了重要突破,在应用领域也有诸多成就,超导电力、超导医学、超导节能、超导电磁探测等产品都在布局研发中,近年来超导磁悬浮高速列车和聚变强场磁体研发更是团队布局的研发重点。与中车长春客车厂合作的超导磁悬浮列车项目已完成了200米试验线模型测试,正在筹备的工程样车也已进入设计阶段。
围绕聚变强场磁体交大团队5年前就在最为核心的超大电流集束缆线技术、磁体鲁棒性技术、失超保护技术等方面展开了前瞻性布局,在诸多关键技术上积累了丰富理论研究基础和工程解决方案。
集束缆线技术是聚变强场磁体面临的最核心的难关,其设计上限达到100kA/20T这样的级别参数,由数百根超导带材绞制而成,在这样一个极端的大电流、强磁场环境下,电磁、传热和机械设计都面临着极大的挑战,缆线绕制的工艺窗口较窄,需要有准确的仿真设计与生产工艺相配合。目前团队已研发完成了国内首条可定制化参数的集束缆线产线,在缆线接头与磁体绕制等方面也完成了工程样机研发,后续将着力进一步提高设计参数。
▲集束缆线全生命周期力学仿真研究
由于二代高温超导带材特殊的结构,其失超传播速度较为缓慢,传统的低温超导失超保护体系完全不能适用,至今仍没有完善的工程化高温超导失超保护方案。交大的超导团队10年前就布局了该方向的研究,国际上首次提出了超导带材内封光纤结构,通过分布式光纤测温技术检测超导带材的失超信号,该方向的研究在国际上保持着领先的地位。
高温超导失超保护技术的不完善,使得高温超导磁体的鲁棒性研究体现出其重要性。无绝缘线圈技术由此应运而生,该技术去除了传统超导线圈的匝间绝缘,失超时电流可通过超导带材的金属保护层自动绕过失超点,从而降低失超点的电流,抑制失超的进一步发展。无绝缘线圈由于其超强的鲁棒性和失超自我保护能力而成为当前高温超导稳态磁体的首选技术。交大团队在此领域一直处于国际领先的行列,开发的多物理场耦合综合仿真模型国际上首次实现了对无绝缘线圈内部电磁瞬态特性、失超传播特性和应力特性的综合分析,该仿真模型不断得到提升,目前可精确计算无绝缘线圈内部的电流、磁场、温度、应力应变分布,正是该系列模型的不断完善极大地推进了无绝缘高温超导磁体技术的发展。近年来高温超导磁体场强的世界记录不断被打破,都是建立在无绝缘线圈的研究基础上。
随着高温超导材料的成熟,应用领域正在快速拓展,尤其是紧凑型可控核聚变方向的研究给人以期盼,一旦核聚变技术取得突破必将带来整个能源体系的变革。
「翌曦科技」正是在这样的背景下成立的,公司的创始人金之俭教授表示,实现核聚变商业化应用是人类的梦想,“翌曦”取义为明日之太阳,希冀人类的梦想在我们手中能得到实现。

▲集束缆线生产线
中科创星米磊表示:「翌曦科技」团队在高温超导材料及磁体领域有近百项的专利和工艺,积累了丰富的理论体系、设计仿真经验和工程解决方案,为强场聚变磁体奠定了非常扎实的基础。中科创星一直以来积极布局促进能源体系变革的新技术,核聚变商业化是我们人类共同的梦想,也是中科创星在当下及未来积极布局的重点方向。「翌曦科技」以超导磁体开发应用为核心,以聚变强场磁体落地为最终目标,是中科创星在可控核聚变领域布局的重要一环。
-
ꁸ 回到顶部
-
ꂅ 021-34689132
-
ꁗ QQ客服
-
ꀥ 微信二维码