近日，上海臨港新片區(qū)傳來(lái)一則核聚變領(lǐng)域的重大突破消息：上海能量奇點(diǎn)能源商業(yè)公司自主研發(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)了1337秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖等離子體運(yùn)行。這一成果不僅刷新了商業(yè)核聚變企業(yè)長(zhǎng)脈沖運(yùn)行的時(shí)間紀(jì)錄，更標(biāo)志著上海在未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)的布局上邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

核聚變，這一模仿太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱原理的能源方式，通過(guò)讓氫的同位素在超高溫下聚合，釋放出巨大的能量。其燃料氘、氚可從海水中無(wú)限提取，且聚變產(chǎn)物無(wú)放射性，因此被視為“帶領(lǐng)人類進(jìn)入能源自由”的希望之星。然而，要實(shí)現(xiàn)核聚變的商業(yè)化應(yīng)用，卻面臨著諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，其中之一便是如何讓裝置在極端環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

走進(jìn)能量奇點(diǎn)的廠房，一臺(tái)龐大的托卡馬克裝置映入眼簾。在這套裝置內(nèi)部，燃料被加熱成帶電的高溫等離子體，在高溫與磁場(chǎng)的共同約束下發(fā)生核聚變。要承受如此惡劣的工況，對(duì)裝置材料的要求極高。超導(dǎo)材料，作為在極低溫下電阻變零且具備完全抗磁性的材料，成為了關(guān)鍵。全球已建成超過(guò)百臺(tái)托卡馬克裝置，但目前正運(yùn)行的全超導(dǎo)裝置僅四臺(tái)，其中三臺(tái)使用的是上一代低溫超導(dǎo)材料。而“洪荒70”則是唯一一臺(tái)采用全高溫超導(dǎo)材質(zhì)建造的托卡馬克裝置。

與低溫超導(dǎo)托卡馬克相比，高溫超導(dǎo)材料具有高臨界溫度、高臨界磁場(chǎng)、高載流能力等顯著優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)使得高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置的體積可以大幅縮小，僅為傳統(tǒng)聚變堆的幾十分之一，從而大大加速了聚變能源的商業(yè)化進(jìn)程。“洪荒70”的內(nèi)部布滿了高溫超導(dǎo)材料制成的線圈，通電后形成強(qiáng)大而穩(wěn)定的磁場(chǎng)，像一個(gè)無(wú)形的“磁籠”一樣，將聚變?nèi)剂侠卫渭s束在真空腔體中央，避免了超高溫物質(zhì)與裝置內(nèi)壁的接觸。

在此之前，行業(yè)內(nèi)對(duì)高溫超導(dǎo)材料在核聚變裝置中的應(yīng)用一直存在質(zhì)疑。然而，“洪荒70”的成功運(yùn)行，不僅證明了高溫超導(dǎo)材料可以成功應(yīng)用于聚變裝置的工程建設(shè)，更驗(yàn)證了其在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性與可靠性。事實(shí)上，在全球范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)100秒以上長(zhǎng)脈沖運(yùn)行的核聚變商業(yè)公司也寥寥無(wú)幾。

這一突破的背后，是能量奇點(diǎn)團(tuán)隊(duì)超過(guò)兩年的全流程攻堅(jiān)與針對(duì)性系統(tǒng)升級(jí)。據(jù)能量奇點(diǎn)創(chuàng)始人、CEO楊釗介紹，“洪荒70”項(xiàng)目于2022年3月正式啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)兩年的努力，于2024年3月在臨港新片區(qū)完成了托卡馬克裝置的建設(shè)。同年6月，“洪荒70”實(shí)現(xiàn)了首次等離子體放電，雖然運(yùn)行時(shí)間不到1秒，但驗(yàn)證了裝置所有子系統(tǒng)的基礎(chǔ)可行性。為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)脈沖運(yùn)行，團(tuán)隊(duì)隨即啟動(dòng)了二期升級(jí)改造，完成了三大關(guān)鍵系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)：提升耐熱輻射的第一壁部件、新增電流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)、完善診斷系統(tǒng)并升級(jí)控制算法。這些升級(jí)為“洪荒70”的長(zhǎng)脈沖運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)和持續(xù)動(dòng)力。

值得一提的是，“洪荒70”的國(guó)產(chǎn)化率接近96%，實(shí)現(xiàn)了完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。從裝置整體設(shè)計(jì)到磁體、控制算法等核心環(huán)節(jié)，均由能量奇點(diǎn)團(tuán)隊(duì)自主完成。在關(guān)鍵材料方面，上海乃至臨港的優(yōu)勢(shì)也為能量奇點(diǎn)的“自主化”路徑提供了有力支持。例如，“洪荒70”的真空室、冷屏等主機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備由上海電氣核電集團(tuán)提供；核心磁體系統(tǒng)的高性能超導(dǎo)磁體材料則來(lái)自上海超導(dǎo)科技股份有限公司。這種高自研率不僅突破了國(guó)外技術(shù)卡脖子風(fēng)險(xiǎn)，更為后續(xù)降低商業(yè)化成本奠定了基礎(chǔ)。

臨港新片區(qū)管委會(huì)高科處工作人員杭勇表示，核聚變是臨港重點(diǎn)發(fā)展的未來(lái)產(chǎn)業(yè)方向之一。除了能量奇點(diǎn)外，臨港還落地了布局場(chǎng)反位形（FRC）磁壓縮技術(shù)的諾瓦聚變等企業(yè)。當(dāng)前，臨港正在重點(diǎn)引入高溫超導(dǎo)材料、第一壁材料、電源系統(tǒng)等核聚變核心環(huán)節(jié)的上下游企業(yè)，完善從核心材料、關(guān)鍵零部件到裝置集成的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。對(duì)于臨港而言，商業(yè)核聚變的技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)落地不僅是搶占未來(lái)能源賽道制高點(diǎn)的核心抓手，更是帶動(dòng)高溫超導(dǎo)、精密制造、AI控制、極端環(huán)境材料等高端產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)的重要途徑。

然而，“洪荒70”的千秒級(jí)突破并未攻克商業(yè)核聚變的所有難點(diǎn)。據(jù)楊釗介紹，除了材料控制外，等離子體的精準(zhǔn)控制、全工程系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行、熱管理、能量?jī)粼鲆妗⒛洼椪詹牧系葐?wèn)題仍是核聚變商業(yè)化路上的重要關(guān)卡。目前，能量奇點(diǎn)正針對(duì)“洪荒70”進(jìn)行算法更新、診斷設(shè)備升級(jí)與內(nèi)部件優(yōu)化，爭(zhēng)取在下半年實(shí)現(xiàn)比1337秒更優(yōu)的結(jié)果。團(tuán)隊(duì)還將啟動(dòng)下一代裝置“洪荒170”的設(shè)計(jì)工作，計(jì)劃于2028年建成。這臺(tái)裝置的等離子體半徑將達(dá)170厘米，體積規(guī)模將大于“洪荒70”的兩倍，其核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)Q值大于2的高能量增益，成為國(guó)內(nèi)率先沖擊這一商業(yè)化關(guān)鍵里程碑的裝置。