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11月5日，Interesting Engineering刊文《US completes first key magnet for apple-shaped nuclear fusion reactor》，介绍了普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）已完成国家球形环面实验升级版（NSTX-U）核心磁体第一象限的复杂构建过程，实现了一个重要里程碑。
PPPL正在组装两个高电流磁体，以创建环向场-欧姆加热线圈（TF-OH）束。这些磁体构成了NSTX-U的核心，这类似于苹果的核心。它们的设计目标是产生比其他大型球形环托卡马克装置更高的磁场强度。
环向场（TF）线圈是一个19英尺高的内部磁体，能够承载高达4MA的电流，以在聚变实验中稳定和限制热等离子体。欧姆加热（OH）线圈是一个4千伏的外部磁体，缠绕在TF线圈周围，它使用高达24KA的电流感应电场，驱动真空容器内的电流，并帮助加热等离子体。
PPPL实验室主任Steve Cowley表示：“这些磁体对NSTX-U实验至关重要，团队一直专注于此组装工作，成功构建第一象限是一个巨大的成就。”
这些象限正在经历一个复杂的称为真空压力浸渍（Vacuum Pressure Impregnation，VPI）的过程。来自毕尔巴鄂Elytt Energy的技术人员在今年7月使用这种方法完成了第一象限的制造，8月份进行的初步电气测试显示该过程是成功的。
“我们的团队一直在不懈地工作以实现这一点，我们很高兴该过程是成功的，并期待整个磁体完成。”重大科学和工程项目部主管Dave Micheletti说。
NSTX-U TF线圈磁体制造过程
步骤1：19英尺的铜导体从美国运抵西班牙后，首先进行喷砂处理和打底，以便用于将制作线圈的玻璃纤维和树脂附着在导体上。
步骤2：将每个导体包裹在玻璃纤维带中。玻璃纤维是一种非常薄而坚固的玻璃，它将绝缘导体并在加热和固化树脂时与树脂融合。
步骤3：包裹导体后，将九个导体堆在一起。
步骤4：将导体放置在带有圆柱体的金属模具中，压缩导体在一起。技术人员测量导体，并压缩它们以确保组装在进行下一步之前具有正确的尺寸。然后由技术人员将模具的金属盖子焊接封闭并进行压力测试以确保没有泄漏，再进行抽真空。
步骤5：通过管道将树脂泵入真空外壳，并由真空辅助。树脂是一种塑料材料，在加热时为液态，在冷却时固化。模具中没有空气，树脂流入模具，覆盖包裹导体的每一寸。
步骤6：包裹在玻璃纤维中并涂覆树脂的组合导体在170摄氏度（338华氏度）下烘烤数天，然后逐渐冷却至室温。
步骤7：导体冷却后，技术人员将这部分TF磁体从模具中取出，并进行电气测试以确保绝缘的完整性，再进行仔细测量。
步骤8：第一象限磁体通过测试，循环进行剩余三个象限的磁体制造，直至全部完成。
步骤9：当所有四个象限建成后，由技术人员用玻璃纤维带包裹四片，并将这个整体放入一个大模具中。再将模具注入树脂，加热冷却，以此来完成环向场磁体制造。
NSTX-U OH线圈磁体制造过程
TF线圈制造完成后，Elytt Energy将开始组装OH线圈。OH线圈的导体是从芬兰运来的螺旋形铜导体（上图右侧a），在意大利进行喷砂处理和打底，然后运往西班牙。
八个OH线圈将被包裹在玻璃纤维中，然后缠绕在TF线圈上，创建一个连续的600英尺线圈。在此之前，Elytt Energy的技术人员一直在使用定制化的设备，在模拟原型上仔细练习此过程。
OH线圈缠绕完成后，TF-OH组合磁体将被放置在另一个模具中，进行VPI。
将TF-OH磁体安装在中心柱外壳内并放入真空容器中
VPI过程完成后，测试通过的组合TF-OH束将被运往PPPL。NSTX-U团队将使用大型起重机将磁体束吊起并小心地放入中心柱外壳内。然后起重机将吊起整个组装并将其放入NSTX-U真空容器内。
据悉，NSTX-U团队计划在年内对中心柱外壳进行一次吊装测试。
当TF-OH束像苹果的核心一样被放置在NSTX-U真空容器内时，NSTX-U团队的工作远未结束，还需要将气体、水和电力等连接到容器和中心堆上。在此之后，NSTX-U才可以恢复全面运行。
参考链接：
https://interestingengineering.com/energy/us-pppl-central-magnet-nstx-u
https://www.pppl.gov/news/2024/baking-perfect-pie-one-piece-time-pppl-makes-progress-central-magnet-nstx%E2%80%91u
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