我国高温超导托卡马克装置研发项目取得新突破
我国高温超导托卡马克装置研发项目取得新突破
近日，专注于高温超导托卡马克装置研发的可控核聚变企业能量奇点传来捷报。公司自主研制的大孔径强场磁体——经天磁体近日成功完成了首轮通流实验，产生了高达21.7特斯拉的磁场，创下大孔径高温超导D形磁体最高磁场纪录。这一场强超过了美国麻省理工学院和美国企业CFS公司联合研制的SPARC TFMC磁体在2021年创造的20.1特斯拉的纪录。
（经天磁体及其运行测试系统）
能量奇点介绍，经天磁体的核心使命是对能量奇点下一代10倍能量增益性能的托卡马克装置——洪荒170所需的环向场（TF）磁体关键技术和制造工艺进行研发和验证。经天磁体的成果标志着洪荒170项目预研取得关键进展。
能量奇点联合创始人、首席运营官叶雨明表示，能量奇点给洪荒170设定的目标，是成为全球成本最低的、可实现氘氚等效能量增益Q超过10的托卡马克装置。
叶雨明介绍，洪荒170的建设成本预计35亿元人民币。横向对比，在能量增益Q超过10的目标下，美国企业CFS的SPARC装置，建设成本要达到10亿美元。
能量奇点洪荒70托卡马克于2022年3月开始设计研发，2024年2月建设完成，2024年6月实现等离子体放电。这是全球首台高温超导磁约束聚变装置、首台全高温超导托克马克。
叶雨明介绍，洪荒70为理论样机，经天磁体的成功是一个新的关键节点。公司计划在2027年完成工程样机洪荒170，全面验证和奠定高效获取聚变能的科学和工程基础；计划2030-2035年，完成洪荒380，适用于聚变发电示范堆的高温超导托卡马克。
“托卡马克是目前唯一已完成科学可行性验证的磁约束聚变方案。”叶雨明介绍，全超导托卡马克是极为重要且非常稀缺的实验平台。目前，全球仅有4台，分别是中国EAST、中国洪荒70、韩国KSTAR、日本JT60-SA。洪荒70是全高温超导托卡马克，其他3台均为全低温超导托卡马克。
对低温超导托卡马克，全球已有超过20年研发经验，工艺相对成熟，但装置体型巨大。但高温超导托卡马克是一条全新技术路线。
托卡马克装置的性能很大程度上取决于约束磁场的强度。传统技术路线依赖于增大装置尺寸以获得高能量增益，高温超导磁体技术提供了新的可能性。按照聚变界认可的规律，将磁场提升1倍意味着可以在保持能量增益倍数不变的前提下将装置的线性尺寸缩小至1/3，体积缩小至1/30。这使得建造可实现净能量增益的高参数托卡马克装置所需的成本和时间大幅减少，加速聚变能源商业化进程。
叶雨明介绍，低温超导托卡马克以国际热核实验堆计划（ITER）为代表，直径28米，最高磁场强度12-13T，建造成本达250亿欧元，建设时间20-30年；以洪荒170和SPARC为代表的高温超导托卡马克，直径7米-8米，最高磁场强度23T，建造成本5亿-10亿美元，建设时间3-4年。
（从左至右：单饼线圈、32饼堆叠绕组、绕组入盒后与团队合影）
能量奇点总部在上海临港，致力于探索可商业化的聚变能源技术，并最终实现人类能源自由。企业聚焦于研发有商业发电潜力的高磁场、高参数高温超导托卡马克装置及其运行控制软件系统。在其看来，这代表了实现聚变能源商业化最迅速、最具科学可靠性和工程性价比的技术路线。
能量奇点的投资人包括米哈游、蔚来、红杉中国、蓝驰、树海投资等。
本文原文来自上海证券报