El 31 de julio, la empresa estadounidense de fusión comercial heliotrópica Thea Energy publicó su última investigación en IEEE Transactions on Applied Superconductivity. Su matriz de bobinas planas superconductoras de alta temperatura (HTS) "Canis" 3×3 verificó con éxito la capacidad principal de conformado de campos magnéticos en heliotropos, con un error de control en bucle cerrado de solo 0,56%-0,60%, rompiendo las limitaciones técnicas y de costos de las bobinas modulares tradicionales y abriendo nuevas vías para dispositivos de fusión comercializados.

Los heliotropos, como dispositivos clave para la fusión nuclear controlada, han estado limitados durante mucho tiempo por la complejidad de las "bobinas modulares". Estas bobinas no planas deben cumplir con tolerancias estrictas en el espacio tridimensional, lo que hace que su fabricación sea difícil y costosa. El proyecto estadounidense NCSX (National Compact Stellarator Experiment) fue forzado a terminar debido a problemas con las bobinas.

Thea Energy se fundó en 2022, y su tecnología se origina en una patente del Laboratorio de Física de Plasmas de Princeton (PPPL): utiliza una combinación de "bobinas de rodeo planas + bobinas de conformado planas" para generar campos magnéticos tridimensionales. Entre ellas, las bobinas de conformado se disponen en un arreglo "en mosaico" fuera del contenedor de vacío, formando "unidades de conformado de campo (FSUs)" desmontables, lo que reduce la complejidad de fabricación y simplifica el mantenimiento. Este diseño permite que Eos (el primer sistema de fusión integrado de la empresa) forme un campo magnético optimizado sin bobinas modulares complejas. En marzo de este año, la empresa demostró con éxito el primer arreglo de imanes de bobinas planas superconductoras a nivel global.

Para verificar la viabilidad técnica, Thea Energy construyó la matriz de píxeles magnéticos "Canis" 3×3, compuesta por 9 bobinas planas HTS. El avance principal se refleja en tres aspectos:

En términos de materiales y rendimiento, se seleccionó cinta superconductoras de óxido de cobre bario tierra rara (REBCO), basada en la verificación de ingeniería bajo combinación de 20K y 14T de campo magnético: cuando la intensidad total del campo del conductor supera los 14T, aún puede mantener una densidad de corriente de bobinado ≥200A/mm² (el valor de diseño es aproximadamente el 30% de la corriente crítica del material). La simulación de una sola bobina muestra que la corriente crítica mínima a 20K alcanza los 549A, superando con creces la corriente nominal de operación de 150A (margen de 2,7 veces), proporcionando un diseño redundante para operaciones estables en campos altos.

En términos de optimización estructural, se adopta la arquitectura de "aislamiento metálico soldado (SMI)", que equilibra la conductividad térmica y la capacidad de resistencia a la delaminación; el diseño no aislado permite que las bobinas eviten defectos locales a través de la resistencia entre espiras, logrando protección pasiva contra fallos superconductores sin hardware adicional.

En términos de fabricación eficiente, se desarrolló una línea de producción dedicada, comprimiendo el ciclo de producción de bobinas de doble panqueque (DP) a menos de 3 días, y compatible con cintas REBCO de 3 proveedores, verificando el potencial de producción a escala.

En un sistema de prueba criogénica personalizado (enfriado con helio supercrítico a 20K, vacío de 1×10⁻⁵ torr), la matriz de píxeles magnéticos Canis completó verificaciones clave: generó dos formas de campo magnético EOS1 y EOS2 relacionadas con Eos, correspondientes a regiones de diferentes curvaturas en el borde del plasma; utilizando el sistema de control en tiempo real LabVIEW y la técnica de escaneo ATLAS, el error de campo magnético medido a 25cm fue solo del 0,56% (EOS1) y 0,60% (EOS2), muy por debajo del objetivo del 1%; la simulación de Monte Carlo muestra que, incluso considerando errores de posición de sensores y bobinas, el error en el intervalo de confianza del 95% aún ≤0,94%, satisfaciendo los requisitos de estabilidad para operaciones de fusión.

Thea Energy indica que el proyecto Canis verificó el valor central de las bobinas planas superconductoras de alta temperatura: en comparación con esquemas tradicionales, su costo de fabricación es más bajo, el ciclo más corto, y puede expandirse a dispositivos grandes mediante el aumento del número de bobinas. El siguiente paso de la empresa es probar el control de campos magnéticos transitorios y la protección contra fallos superconductores, sentando las bases para la integración de Eos y la escalabilidad de Helios (dispositivo piloto de fusión).