MIT & CFS重大突破：高温超导磁体推动核聚变商用化

MIT & CFS重大突破：高温超导磁体推动核聚变商用化

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东方财富网

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https://finance.eastmoney.com/a/202408133154995256.html

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2021年9月5日，麻省理工学院（MIT）等离子体科学与聚变中心实验室里，一个由高温超导材料制成的新型磁体产生了强度高达20特斯拉的磁场。这一突破不仅创造了大型磁体的磁场强度纪录，更为实现经济实用的核聚变发电厂铺平了道路。

这一突破的关键在于一种名为稀土钡铜氧化物（REBCO）的新型高温超导材料。与传统超导磁体需要在接近绝对零度（约4开尔文）的极低温度下工作不同，REBCO材料可以在20开尔文的温度下运行，虽然温度差异看似不大，但却带来了材料特性和工程应用上的显著优势。

更令人瞩目的是，研究团队大胆取消了超导带周围的绝缘层。这一设计曾引发业内广泛质疑，但最终被证明是成功的。MIT核科学与工程系副教授扎克·哈特维格解释说：“当我们开始这个项目时，利用高温超导体制造大型强磁场磁体的技术还处于起步阶段。而我们的磁体开发项目从台式规模开始，并在很短的时间内完成了全规模开发。”

这一技术突破对核聚变发电的商业化具有重要意义。核聚变反应需要极高的温度和压力，而这些条件只能通过强大的磁场来维持。传统的超导磁体虽然强大，但体积庞大且成本高昂，难以实现商业化应用。而新型高温超导磁体则大幅降低了尺寸和成本，使得聚变发电的经济可行性大幅提升。

核科学与工程学教授丹尼斯·怀特表示：“磁体的成功测试是过去30年聚变研究领域最重要的事情。现在，聚变反应堆的每瓦成本减小至约1/40。托卡马克装置有机会变得经济实用，因为在已知物理规则的约束下，尺寸和成本的大幅减小使聚变能未来可期。”

目前，核聚变发电的商业化进程正在加速。Commonwealth Fusion Systems（CFS）公司计划于2024年建设核聚变示范设施。根据核聚变工业协会的最新报告，超过一半的核聚变公司预测，到2030年核聚变电力将进入公共电网。

值得注意的是，CFS公司的单个SPARC示范装置就需要近1万公里的超导带材，而2021年全球的超导带材产能仅3000公里。这一巨大的需求正在推动全球超导带材产业的快速发展。

这一突破也体现了学术界与企业界合作的重要性。MIT提供了长期积累的聚变研究知识和设备，而CFS则带来了工程化和商业化的能力。这种合作模式为未来类似项目的推进提供了宝贵经验。

这一里程碑式的成果标志着人类向实现可控核聚变能源又迈出了重要一步。虽然距离大规模商业化应用仍需时间，但技术突破已经为未来铺平了道路。正如哈特维格所说：“这是一次非常成功的测试，它不仅验证了设计的可行性，更为未来的技术发展提供了宝贵的数据和经验。”