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可控核聚變，這是當(dāng)下能源領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)話題。前不久，位于上海臨港新片區(qū)的能量奇點(diǎn)自主研發(fā)的全球首臺(tái)全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置“洪荒70”，成功實(shí)現(xiàn)1337秒穩(wěn)態(tài)長脈沖運(yùn)行，遠(yuǎn)超此前見諸報(bào)端的“百秒級(jí)”運(yùn)行。

這一突破，不僅證實(shí)了全高溫超導(dǎo)技術(shù)路線在聚變相關(guān)裝置上的工程可行性與穩(wěn)定性，也彰顯了我國在可控核聚變相關(guān)領(lǐng)域的可喜進(jìn)展。

3月31日拍攝的全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置“洪荒70”。新華社記者方喆攝

“洪荒70”實(shí)現(xiàn)1337秒穩(wěn)態(tài)長脈沖運(yùn)行

走進(jìn)能量奇點(diǎn)位于上海臨港的實(shí)驗(yàn)室，一臺(tái)通體精密、布滿管線的大型裝置靜靜矗立，這便是全球首臺(tái)建成運(yùn)行的全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置——“洪荒70”。一旁的條幅上，宣示著企業(yè)的使命——加速實(shí)現(xiàn)人類能源自由。

裝置內(nèi)部，高溫超導(dǎo)線圈通電后形成強(qiáng)大而穩(wěn)定的磁場，像一個(gè)無形的“磁籠”，可將聚變?nèi)剂侠卫渭s束在真空腔體內(nèi)，避免超高溫物質(zhì)接觸裝置內(nèi)壁，在極端環(huán)境下維持著等離子體的穩(wěn)定運(yùn)行。

就是這臺(tái)裝置，在2026年初完成了一項(xiàng)歷史性突破，即實(shí)現(xiàn)1337秒穩(wěn)態(tài)長脈沖等離子體運(yùn)行，刷新世界紀(jì)錄。

能量奇點(diǎn)創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官楊釗說，全世界范圍內(nèi)已有100臺(tái)左右同量級(jí)的托卡馬克裝置，但絕大部分都以銅作為核心磁體材料，而銅磁體在運(yùn)行過程中自身會(huì)發(fā)熱，導(dǎo)致其很難實(shí)現(xiàn)長脈沖運(yùn)行，絕大部分銅磁體托卡馬克的運(yùn)行時(shí)間僅能達(dá)到秒級(jí)，甚至更短。

而目前全球全超導(dǎo)托卡馬克裝置有4臺(tái)，“洪荒70”是其中唯一一臺(tái)采用新一代高溫超導(dǎo)材料建成并投入運(yùn)行的托卡馬克裝置。

“洪荒70”的突破并非一蹴而就，而是經(jīng)過了2年多的攻堅(jiān)與迭代。該項(xiàng)目于2022年3月正式啟動(dòng)，2024年3月在臨港新片區(qū)完成裝置建設(shè)并拿到運(yùn)行許可證，同年6月實(shí)現(xiàn)首次等離子體放電。

2025年10月，二期項(xiàng)目升級(jí)改造完成后，“洪荒70”正式啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)，開始逐步提升運(yùn)行參數(shù)。從2025年12月到2026年1月，短短一個(gè)多月時(shí)間里，裝置運(yùn)行陸續(xù)突破100秒、300秒，最終達(dá)到1337秒的穩(wěn)態(tài)長脈沖運(yùn)行，遠(yuǎn)超最初600秒的目標(biāo)。

同時(shí)，“洪荒70”的國產(chǎn)化率達(dá)到96%，從裝置整體設(shè)計(jì)到核心部件、控制算法，均實(shí)現(xiàn)自主可控，既突破了國外技術(shù)壁壘，也為后續(xù)投入應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

“千秒級(jí)”之后，還有哪些待解難題

長久以來，可控核聚變被視為人類的“終極能源”，但其技術(shù)難度極高，需要突破多重瓶頸，才能實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到發(fā)電站的跨越。在楊釗看來，可控核聚變的難點(diǎn)主要集中在三個(gè)方面，“每一步都需要攻克極高的技術(shù)壁壘”。

3月31日拍攝的全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置“洪荒70”。新華社記者方喆攝

第一個(gè)難點(diǎn)，在于實(shí)現(xiàn)凈能量增益，也就是Q＞1。楊釗解釋，發(fā)生聚變反應(yīng)并不難，難的是產(chǎn)生的聚變能量要超過維持上億度反應(yīng)環(huán)境所消耗的能量，這樣才能形成穩(wěn)定的能量增益。

目前，“洪荒70”實(shí)現(xiàn)的千秒級(jí)長脈沖運(yùn)行，仍處于低參數(shù)實(shí)驗(yàn)階段，尚未達(dá)到凈能量增益，這也是未來需要重點(diǎn)突破的目標(biāo)。

第二個(gè)難點(diǎn)，在于長脈沖穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。未來的聚變發(fā)電站，不可能只維持秒級(jí)、千秒級(jí)運(yùn)行，必須實(shí)現(xiàn)長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，才能持續(xù)供電。而要實(shí)現(xiàn)長脈沖運(yùn)行，不僅需要超導(dǎo)材料的穩(wěn)定支撐，還需要解決等離子體控制、裝置內(nèi)部熱管理、子系統(tǒng)穩(wěn)定性等一系列問題。

“等離子體在運(yùn)行過程中極易發(fā)生破裂，一旦控制不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗?！睏钺摫硎?，“洪荒70”能實(shí)現(xiàn)1337秒穩(wěn)定運(yùn)行，意味著其等離子體控制、熱管理和子系統(tǒng)穩(wěn)定性，都通過了千秒級(jí)的考驗(yàn)。

第三個(gè)難點(diǎn)，在于燃料相關(guān)的技術(shù)難題。目前主流的聚變路線是氘氚聚變，但自然界幾乎沒有可用的氚，且其半衰期只有十幾年，無法長期儲(chǔ)存，因此需要實(shí)現(xiàn)“氚自持”，也就是在發(fā)電過程中，利用聚變產(chǎn)生的中子與鋰-6反應(yīng)，生成新的氚，經(jīng)過提取、純化后重新投入使用，同時(shí)還要解決氚的放射性防護(hù)問題。以現(xiàn)有技術(shù)條件，氚的消耗本質(zhì)上是鋰-6的消耗，成本很高。

邁出從實(shí)驗(yàn)室走向可應(yīng)用的第一步

“洪荒70”的千秒級(jí)突破，只是可控核聚變從實(shí)驗(yàn)室走向可應(yīng)用的第一步。對(duì)于未來的發(fā)展，楊釗有著清晰的規(guī)劃，而上海臨港新片區(qū)的產(chǎn)業(yè)布局，也為相關(guān)技術(shù)研發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)支撐，二者同頻共振，有助于推動(dòng)我國對(duì)未來能源的研究及運(yùn)用。

從能量奇點(diǎn)的未來布局來看，近期主要目標(biāo)聚焦于“洪荒70”的優(yōu)化升級(jí)。楊釗說，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，團(tuán)隊(duì)已啟動(dòng)算法更新、診斷設(shè)備升級(jí)和部分內(nèi)部部件的小型升級(jí)，重點(diǎn)是加裝溫度測量診斷設(shè)備。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步延長長脈沖運(yùn)行時(shí)間，爭取在下半年實(shí)現(xiàn)比1337秒更優(yōu)的結(jié)果。

3月31日拍攝的全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置“洪荒70”。新華社記者方喆攝

長遠(yuǎn)來看，能量奇點(diǎn)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)聚變技術(shù)的可應(yīng)用，即讓聚變度電成本低于火電。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，公司正在推進(jìn)下一代裝置“洪荒170”的研發(fā)，計(jì)劃未來3年建成，關(guān)鍵目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)Q≥2的凈能量增益，為穩(wěn)定發(fā)電奠定基礎(chǔ)。

楊釗強(qiáng)調(diào)，能量奇點(diǎn)成立的核心目的，就是結(jié)合高溫超導(dǎo)這種量子材料和人工智能先進(jìn)算法，解決聚變能源可應(yīng)用的難題，而“洪荒70”“洪荒170”的接續(xù)推進(jìn)，都是為了一步步實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

能量奇點(diǎn)的快速發(fā)展，離不開上海臨港新片區(qū)的大力支持。上海自貿(mào)試驗(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)管委會(huì)高科處工作人員杭勇說，臨港新片區(qū)作為未來產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，目前已集聚了以上海電氣為代表的國企、能量奇點(diǎn)等民營創(chuàng)業(yè)企業(yè)，還有國家隊(duì)相關(guān)布局，形成了多元化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。

楊釗表示，目前全球多個(gè)國家都在加快相關(guān)領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室研發(fā)，聚變技術(shù)邁向商業(yè)化的預(yù)測周期正在被“壓縮”。

放眼全國，除了能量奇點(diǎn)，安徽正在建設(shè)的BEST裝置、中國聚變的環(huán)流四號(hào)等，也在向凈能量增益目標(biāo)發(fā)起沖擊，形成了多路線并行研發(fā)、良性競爭的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。（記者 楊有宗 張璟怡）