“1337秒”後，核聚變商業化還有多遠

全高溫超導託卡馬克裝置“洪荒70”。（受訪者供圖）

近期，一束“人造太陽”的光，在上海臨港新片區驟然閃亮。

由國內首家聚變能源創業公司能量奇點打造的全球首臺全高溫超導託卡馬克裝置“洪荒70”，實現長達1337秒的穩態長脈衝運行，一舉刷新商業核聚變領域的世界紀錄。這不僅意味着這家中國初創公司站上全球技術前沿，更標誌着人類離“無限清潔能源”的終極目標又近了一步。

1337秒的含金量：驗證全高溫超導聚變可行性

核聚變一直被視爲人類能源的終極解決方案，其原理是將輕原子核在極高溫高壓下聚合爲重原子核，同時釋放出巨大能量。以海水中提取的氘爲燃料，一升海水釋放的聚變能量，相當於約300升汽油，而且幾乎不產生高放射性廢料，也沒有碳排放，因此，核聚變被形象地稱爲“人造太陽”。

記者日前來到能量奇點位於臨港的實驗廠房採訪時，科研人員正在對“洪荒70”進行數據監測和設備維護。這臺裝置的核心是一個形似甜甜圈的環形真空室，外部環繞着線圈。通電後，線圈會產生強大的螺旋形磁場，將一團如火球般的等離子體懸空約束，避免與任何內壁接觸。

放眼全球，能實現100秒以上長脈衝運行的核聚變商業公司已是鳳毛麟角，更何況這次達到的是1337秒，其含金量不言而喻。能量奇點何以做到？答案在於“洪荒70”採用的高溫超導材料。

公司創始人、CEO楊釗告訴記者，目前全球約有100臺託卡馬克裝置，絕大多數採用銅作爲磁體材料，而“洪荒70”採用的是新一代高溫超導材料。“銅在運行時自身會發熱，導致裝置很難做長脈衝運行，所以，大部分託卡馬克的運行時間都在秒級甚至更短。而高溫超導材料在臨界溫度下電阻爲零，能產生強大磁場。”

事實上，高溫超導材料雖性能優異，但業內曾長期質疑其工程可行性：即便造出來了，能否在極端惡劣的聚變工況下長時間穩定運行？“洪荒70”長達1337秒的穩態運行，正是對這一質疑的有力回應，它證明這條技術路線不僅可行，而且具備工程穩定性。

爲了馴服這團“火球”，團隊還爲裝置裝上一個“智能大腦”，基於AI的控制系統，它可以實時監測等離子體的溫度、密度和位置，並以毫秒級速度調節磁場，使整個系統始終維持在穩定狀態。

國產化率近96%：走一條正向研發之路

“洪荒70”國產化率接近96%。從磁體、電源系統、微波發射機到控制算法等核心環節，均由能量奇點團隊自主設計製造。關鍵設備如真空室等，由上海電氣核電集團提供；超導磁體材料則來自上海超導科技股份有限公司。

約160人的團隊，兩年便走完全超導聚變裝置從設計到落地的過程，創下全球同類型裝置最快建設紀錄。據瞭解，項目於2022年3月啓動，2024年3月在臨港建成，同年6月“洪荒70”實現首次等離子體放電——雖運行不到1秒，卻驗證了裝置所有子系統的可行性。

爲將長脈衝提升至可控水平，團隊於2024年下半年啓動二期升級改造，完成三大優化：增加耐熱輻射的第一壁部件，解決熱負荷問題；新增電流驅動與加熱系統，爲長脈衝運行提供持續動力；完善診斷系統並升級控制算法，讓裝置能更精準觀察等離子體狀態。在不斷迭代中，脈衝時長也從1秒逐步提升至100秒、300秒，直至今年2月突破1337秒。

令人驚訝的是，這支團隊裏超過98%的成員此前並無可控核聚變領域的從業經歷。“洪荒70”的成功落地得益於團隊選擇了一條完全正向研發的道路。“我們走的是全高溫超導聚變的全新技術路線，可參考的傳統聚變裝置的研發經驗有限。”楊釗坦言，團隊在研發過程中研讀大量前沿文獻和教科書，摒棄“黑盒”模式，自主搭建仿真預測軟件，通過理論模擬與實驗驗證，提前規避潛在技術風險，大幅減少後期返工。

去年3月，團隊還研製出全球磁場強度最高、工程電流密度最大的大孔徑高溫超導D形磁體“經天磁體”，磁場強度高達22.4特斯拉，爲下一階段發展奠定基礎。

打破“永遠50年”傳說：商業化進入倒計時

在可控核聚變領域，一直流傳着一個“永遠50年”的傳說：從上世紀50年代起，科學家就告訴公衆，可控核聚變距離商用還有50年，但此後每次演講，這個50年都未曾縮短過。

核聚變的實現需要經過3輪可行性驗證：科學可行性、工程可行性、商業可行性。楊釗表示，託卡馬克裝置早在30年前就已完成科學可行性驗證。工程可行性的核心，是建造低成本、緊湊型超導裝置，驗證聚變淨能量增益，也就是輸出大於輸入。而商業化，則要將聚變發電的成本控制在低於火電的水平。“當聚變的度電成本比火電低一個數量級時，就將是能源自由的狀態。”

在他看來，高溫超導技術路線通過提升磁場強度，大幅縮減裝置尺寸，從而顯著降低建造成本。“如果磁場強度提高一倍，設備體積可以縮小30倍，這意味着裝備成本可以下降30倍。”

目前，全球正加速推進核聚變落地時間表。楊釗透露，能量奇點將啓動下一代裝置“洪荒170”的設計工作，計劃2028年建成。該裝置等離子體半徑將達170釐米，體積規模超過“洪荒70”兩倍以上，目標是實現Q值大於2的高能量增益。核聚變中的Q值即能量增益比，是判斷“人造太陽”能否實現的關鍵指標——Q值等於1意味着輸出與輸入能量持平，而Q大於10才具備商業價值。

與“洪荒170”同臺競技的，還有安徽合肥的緊湊型聚變能實驗裝置BEST、“國家隊”在上海建設的高溫超導聚變裝置“環流四號”，以及美國的核聚變項目SPARC。楊釗預測，未來5年，實現淨能量增益的超導裝置極有可能誕生，甚至不止一臺。