1月8日，来自美国的商业聚变公司Commonwealth Fusion Systems宣布用于SPARC装置的环向场磁体线圈制造任务已完成过半，同时也披露目前其磁体制造效率已经实现极大的提升。
一、装置概览
SPARC，全称是Soonest/Smallest Private-Funded Affordable Robust Compact，以最直接、简明的方式阐述了快速、体积小、私营资本主导、低成本、紧凑等特点。SPARC是CFS商业化聚变电厂ARC（Affordable Robust Compact）的前期验证装置，目前正在美国马萨诸塞州的Devens建设。
Commonwealth Fusion Systems，简称CFS，成立于2018年，由美国麻省理工学院衍生而来，目前累计融资超过20亿美元。2021年，CFS成功测试了世界上最强的高温超导磁体（20T）。这是核聚变反应过程中磁约束等离子体的关键技术，也标志着CFS在超导磁体技术领域的领先地位。2024年7月，CFS宣布向威斯康星大学麦迪逊分校（University of wiscosin-Madison compus）提供核心磁体，2025年2月，CFS宣布已经同商业聚变企业Type One Energy达成协议，将向后者供应仿星器用超导磁体。
二、预期目标
SPARC作为一种高场、紧凑、超导托卡马克，其主要任务是依托独特的核聚变技术与高温超导磁体，在托卡马克中首次实现净能量增益（Q>1）。同时，SPARC将构成一个独特的平台，用于与聚变电站相关的具有高密度、高温和高功率密度的燃烧等离子体物理研究，并为设计、建造首个托卡马克商业聚变电厂-ARC所需的物理、工程和其他关键知识提供经验依据与技术积累。除此之外，其他目标还包括：
研究高约束模式（H模式）和边缘局域模（ELM）的管理。
研究高功率密度下的偏滤器热流管理，包括靶板材料和热流宽度。
分析磁流体动力学（MHD）稳定性，预测和缓解等离子体破裂。
研究离子回旋共振加热（ICRH）的效率和α粒子的行为。
三、突出特点
超紧凑设计：SPARC采用高度小型化的托卡马克结构，体积仅为ITER项目的四十分之一。这种紧凑设计也大幅缩短了建造周期（约5-7年），降低了成本，使其更易于实现商业化部署。
革命性高温超导磁体技术：SPARC的核心创新在于采用稀土钡铜氧化物（REBCO）高温超导材料制成的磁体。实验表明，其制造的基于REBCO磁体在液氦温度下可承受高达5000安培的电流，局部磁场强度达20T，远超ITER的5.3T，实现更高效的等离子体约束。
高能量增益与净能量输出目标：SPARC预计在2027年首次实现净能量增益，后续还计划验证Q>10，即产出的能量是消耗能量的10倍。若成功实现，将会为后续商业化发电奠定基础。
四、设计参数
SPARC设计的参数为：等离子体大半径1.85m，小半径0.57m，等离子体电流8.7MA，最大辅助加热（ICRH）功率25MW，磁场强度达到12.2T。等离子体体积达到20立方米。
五、装置结构
SPARC在设计上，几乎实现了最大程度上的上下对称。
SPARC的中心螺线管（CS）由三对上下HTS线圈组成，分别标记为CS1、CS2和CS3。在环向场线圈外部有四对上下的HTS极向场线圈，从内到外分别标记为PF1、PF2、PF3和PF4。
此外，在环向场线圈内部但在真空容器外部的有两对铜线圈。由于这些线圈主要用于驱动偏滤器磁场，因此它们被标记为Div1和Div2。还有一对位于真空容器内部的垂直稳定性线圈，分别标记为VS1上/下。
最后，有三组误差场校正线圈，一组在上，一组在下，一组中平面。
所有CS、PF和DIV线圈都可以独立控制，而VS将反串联连接，这样一个线圈中的电流总是与另一个线圈中的电流方向相反。EFCCs设计用于稳健地实现误差场校正和施加n=3共振磁场扰动（RMPs），但EFCC电源的初始配置主要集中在误差场校正上。
六、性能预测
科研团队使用零维缩放定律，结合等离子体剖面和核心等离子体特性的假设，对SPARC装置进行了性能预测：
全性能H模式放电：在磁场为12.2T、等离子体电流为8.7MA的条件下，SPARC预计实现Q≈11，聚变功率≈140MW。
全性能L模式放电：在相同磁场和等离子体电流条件下，L模式放电预计实现Q≈2.2，聚变功率≈55MW。
降场降电流H模式放电：在磁场为8T，等离子体电流为5.7MA的条件下，预计实现Q≈1.6，聚变功率≈17MW。
七、建设历程
2018年，CFS正式成立，同年启动SPARC项目。
2020年下半年，偏滤器材料筛选工作启动。
2020年四季度，偏滤器和环向场磁场线圈概念设计评审，同年启动中央螺线管线圈概念设计评审工作。
2021年一季度，限制器的概念设计评审工作启动。
2021年3月，CFS宣布SPARC项目选址马萨诸塞州德文斯。
2021年二季度，面向等离子体的部件（PFC）、中央螺线管模型线圈（CSMC）进入初步设计评审。
2021年9月，成功测试了环向场模型线圈（CSMC），创下高温超导磁体新纪录，达到20T。
2024年10月，马萨诸塞州政府颁发的用于SPARC项目的辐射物质许可证。
2024年11月，大楼基本完工，同期展示了反应堆中央螺线管模型线圈（CSMC），SPARC装置也步入组装早期阶段。
预计2025年，完成SPARC主体装置建设。
预计2026年，首次产生等离子体。
预计2027年，达成Q>1的净能量增益目标。
预计在2030年代，聚变电厂ARC实现向电网供电。
参考链接：
- https://blog.cfs.energy/cfs-fusion-progress-weve-built-more-than-half-of-sparcs-magnet-pancakes/
- https://cfs.energy/company/story
- https://pdfs.semanticscholar.org/6da1/742b4f9bca5b3bb5dc54899851aacc98c3f0.pdf
- https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-plasma-physics/article/overview-of-the-sparc-tokamak/DD3C44ECD26F5EACC554811764EF9FF0
- https://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/136131/overview-of-the-sparc-tokamak.pdf