核聚变装置的超导技术是实现可控核聚变的关键支撑之一，其核心目标是产生强磁场以约束高温等离子体。以下是超导技术在核聚变中的应用及相关扩展内容：
1. 超导磁体系统
托卡马克和仿星器等装置依赖超导磁体产生强磁场（通常超过10特斯拉）。Nb₃Sn和铌钛（NbTi）是主流超导材料，Nb₃Sn在更高磁场下（约20T）仍保持超导性，但加工难度较大；高温超导体（如REBCO）可用于极高磁场（30T以上），但成本较高，目前仍在实验阶段。
2. 低温冷却系统
超导磁体需工作在极低温（NbTi为4.2K，Nb₃Sn为15K以下），依赖液氦或制冷机维持。高温超导体（如YBCO）可在液氮温区（77K）运行，但核聚变装置中仍需更低温度以确保稳定性。
3. 失超保护技术
超导态失稳（失超）会释放巨大能量，需通过快速检测（电压监测、光纤测温）和被动保护（分流电阻、冷质量热容）结合主动断电系统应对。欧洲ITER项目采用多层安全设计，能在毫秒级触发保护。
4. 电缆导体优化
聚变装置需大电流（数十千安）电缆，常用CICC（电缆-in-conduit导体）结构，内部为超导股线、铜稳定基体及氦流通道。例如JT-60SA的磁体使用超过1000公里的NbTi超导线。
5. 高温超导体应用进展
REBCO涂层导体在小型装置（如MIT的SPARC）中已验证可行性，其高临界电流密度（>1 kA/mm²@20K）可缩小磁体体积。但各向异性强，需解决绕制工艺和机械应力问题。
6. 装置设计与稳定性
超导线圈需承受等离子体破裂时的电磁力（如ITER的中央螺线管线圈需耐受600 MN/m²应力）。有限元分析和低交流损耗导体设计是关键。
7. 国际项目技术对比
ITER采用Nb₃Sn和NbTi组合；中国EAST和CFETR侧重高温超导测试；美国SPARC计划全REBCO磁体，目标实现紧凑化。
超导技术的突破将显著降低聚变装置的能耗和运行成本，但材料可靠性、低温工程集成和规模化生产仍是待解难题。未来聚变堆（如DEMO）可能采用混合超导系统，结合低温与高温超导体的优势。
