印媒：中国核聚变大突破，世界首台全高温托卡马克装置成功放电

近日，据印度知名国防媒体《印度国防新闻》援引多方消息称，中国在核聚变技术领域取得里程碑式突破，成功完成了世界上首个全高温超导托卡马克装置「洪荒70」的建设和运行，这标志着清洁能源领域全球聚变技术发展的重要飞跃。

注意，这里的关键词主要有三个：全高温超导、托卡马克装置、核聚变，不太懂？没关系，小编会用洪荒之力讲这些拗口的概念讲清楚。

基础概念给你讲清楚

什么是核聚变？不太懂没关系，你只要知道太阳为什么这么亮就是因为太阳里面时时刻刻都在发生核聚变。我们人类现在想要模拟太阳核聚变的过程打造一种超级高效、超级环保的新兴能源，要人为创造这种可以控制的核聚变，我们就需要托卡马克装置。

托卡马克（Tokamak）是一种实验磁约束聚变装置，用于研究控制核聚变能源。简而言之，它是一种设备，能模拟太阳和星体内部发生的核聚变过程，目的是在地球上制造出类似于太阳能量的源泉。托卡马克通过使用强大的磁场，将超高温的等离子体（一种由带电粒子组成的热气体）约束在一个环形的容器内，使得等离子体中的原子核能够在极高温度下聚合，释放出巨大的能量。

为什么叫「托卡马克」这个拗口的名字？其实，“托卡马克”这个名字源自俄语词汇“тороидальная камера с магнитными катушками”，这句话的意思是“带磁线圈的环形腔室”。这个名字可以缩写为“торкамак”，而在西方的转录中，它也被写作“Tokamak”——总之发音都是“托卡马克”。

这种装置是在20世纪50年代由苏联科学家伊戈尔·坦姆和安德烈·萨哈罗夫首次设计并建造的，用于实现控制的核聚变反应。采用俄文发音，自然是为了表示对首创者的纪念和尊重了。

托卡马克装置主要分为常温超导和高温超导，超导是什么意思应该懂吧？说白了，超导就是某些材料在降至足够低的温度后，电阻突然下降到零。这意味着电流可以在这些材料中无损耗地流动，这对于需要高效电能传输的应用来说非常重要，如磁体、电力输送和粒子加速器。

现在的托卡马克装置，一般分为常温超导托卡马克装置和高温超导托卡马克装置。

常温超导虽然名称含有“常温”，但这个常温不是我们日常生活中的常温。这些“常温超导”材料必须在极低的温度下才能表现出超导性，通常在液氮的沸点附近，约-196°C（77K）。这类材料包括铌锡（Nb3Sn）和铌钛（NbTi）合金。

而高温超导的这些材料能在相对更高的温度下展现超导性，虽然仍然远低于室温，但高于液氮的沸点。这使得它们可以使用液氦或其他比液氮更高效的冷却方法，这些方法更经济且技术要求较低。高温超导材料主要是基于铜氧化物的陶瓷材料，如YBCO（钇钡铜氧化物）。

到目前为止，全球范围内的研究机构和国家在发展高温超导托卡马克技术方面都有所努力，但全高温超导托卡马克装置的成功启动在技术上极具挑战性。

而现在，中国做到了！

核聚变能源的里程碑

2024年6月18日，位于上海临港的能量奇点能源科技（上海）有限公司，即能量奇点，宣布其研发的“洪荒70”高温超导托卡马克装置成功实现等离子体放电。

这一成就不仅验证了高温超导托卡马克的工程可行性，也标志着中国在核聚变能源领域达到了一个新的高度。

“洪荒70”的中心场强达0.6特斯拉，其磁体系统由26个高温超导磁体构成，等离子体大半径为0.75米。这不仅是全球首台全高温超导磁约束聚变装置，也使其成为全球运行中的四台全超导托卡马克之一。

此外，该项目的自主知识产权和超过96%的国产化率进一步展现了中国在高科技领域的自立自强。

能量奇点的“90后”CEO杨钊强调，尽管全球已建造过100多台托卡马克装置，但洪荒70采用的高温超导技术是该领域的创新技术路线。

团队在过去两年中不断探索高温超导磁体的绕制、绝缘、浸渍、组装等工艺，确保高温超导带材加工成磁体后性能不衰减。这种创新不仅提升了装置的性价比，也为聚变能源的商业化提供了可行路径。

洪荒70的成功运行是一个起点，能量奇点已经开始研发下一代强磁场高温超导托卡马克装置——洪荒170。这一新项目旨在实现氘氚等效能量增益（Q）大于10，预计到2027年完成洪荒170的建设。

此外，为支持洪荒170的研发，公司正在研发内部代号为“经天”的高温超导D形磁体，目标磁场强度达到25特斯拉。

洪荒70的启动不仅是中国科技进步的象征，更是全球能源领域的一次重大突破。

核聚变能源的未来展望和中国的战略机遇

洪荒70的成功运行不仅是技术进步的象征，更预示着一个全新的能源时代即将来临。

该装置实现了等离子体的成功放电，采用了局部螺旋磁通注入（电子枪）和离子回旋加热（ICRF）两种预电离方式，这一突破使得洪荒70在全球核聚变领域中独树一帜。

洪荒70的磁体系统由26个高温超导磁体构成，中心场强达到0.6特斯拉，大半径0.75米。这种高性能的设计使其成为全球首台由商业公司建造的全超导托卡马克，展示了中国在高温超导磁约束聚变技术领域的全球领先地位。

能量奇点公司不仅在洪荒70上取得了创新成果，还计划开发下一代强磁场高温超导托卡马克装置——洪荒170，旨在实现氘氚等效能量增益（Q）大于10。

这一目标的实现将标志着核聚变能源商业化的重要里程碑，预示着未来聚变能源的广泛应用前景。

通过洪荒70的成功运行，中国不仅在技术上取得了突破，更在全球能源治理中展现了其战略眼光和执行力。

作为全球聚变能源研发的焦点，高温超导托卡马克的研发已成为吸引全球市场化资金最多的方向之一。中国的这一成就不仅提升了其在国际舞台上的科技地位，也为全球能源的可持续发展提供了新的动力。

洪荒70的例子再次证明，科技创新是推动社会进步的关键力量。

对于我们每一个关注未来能源解决方案的读者来说，这是一个充满希望的消息，表明我们正走在正确的道路上，朝着能源自由和环境可持续的目标前进。