在核聚變研究領(lǐng)域，上海臨港新片區(qū)近日取得了一項(xiàng)具有里程碑意義的進(jìn)展。能量奇點(diǎn)能源科技（上海）有限公司自主研發(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秒的穩(wěn)態(tài)長脈沖等離子體運(yùn)行，這一成就使其成為全球唯一在商業(yè)核聚變領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)千秒級長脈沖運(yùn)行的企業(yè)，遠(yuǎn)超此前商業(yè)公司百秒級的運(yùn)行水平，為核聚變的商業(yè)化進(jìn)程按下了加速鍵。

核聚變因其模仿太陽的熱核反應(yīng)原理，被科學(xué)家譽(yù)為“人造太陽”。其燃料氘和氚可從海水中大量提取，且聚變產(chǎn)物無放射性，被認(rèn)為是解決人類能源和碳排放問題的終極方案。托卡馬克裝置是實(shí)現(xiàn)磁約束核聚變的核心設(shè)備，而“洪荒70”則通過高溫超導(dǎo)材料制成的線圈形成強(qiáng)大穩(wěn)定的磁場，構(gòu)建了一個(gè)無形的“磁籠”，將超高溫聚變?nèi)剂霞s束在真空腔體中央，避免了燃料與裝置內(nèi)壁接觸導(dǎo)致的損耗。

目前，全球已建成超過百臺(tái)托卡馬克裝置，但正在運(yùn)行的全超導(dǎo)裝置僅有四臺(tái)，其中三臺(tái)采用上一代低溫超導(dǎo)材料。“洪荒70”是唯一一臺(tái)全高溫超導(dǎo)材質(zhì)的設(shè)備。高溫超導(dǎo)材料具有高臨界溫度、高臨界磁場和高載流能力等優(yōu)勢，能夠?qū)⒕圩兌训捏w積縮小至傳統(tǒng)裝置的幾十分之一，從而大幅加快商業(yè)化進(jìn)程。此次千秒級運(yùn)行不僅回應(yīng)了行業(yè)對高溫超導(dǎo)材料的質(zhì)疑，更證明了該技術(shù)路線在聚變裝置上的工程可行性和穩(wěn)定性。

值得一提的是，“洪荒70”的國產(chǎn)化率接近96%，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。從整體設(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。其真空室、冷屏等關(guān)鍵設(shè)備由臨港本地的上海電氣核電集團(tuán)提供，超導(dǎo)磁體材料則來自上海超導(dǎo)科技。臨港的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢為突破國外技術(shù)封鎖奠定了基礎(chǔ)。截至突破千秒級運(yùn)行前，“洪荒70”已進(jìn)行了5755次實(shí)驗(yàn)，AI等離子體反饋控制技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對等離子體參數(shù)的毫秒級精準(zhǔn)調(diào)控，進(jìn)一步提升了裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性。

這一技術(shù)突破的背后，是一支年輕的科研團(tuán)隊(duì)。能量奇點(diǎn)創(chuàng)始人、CEO楊釗是一位32歲的90后科學(xué)家，擁有北京大學(xué)物理系本科和斯坦福大學(xué)理論物理博士學(xué)位。2021年，他創(chuàng)立了我國首家聚變能源商業(yè)公司。目前，技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)約有150人，其中博士占比13%，碩士占比24%，平均年齡不到35歲。這支年輕隊(duì)伍創(chuàng)下了全球超導(dǎo)托卡馬克裝置研發(fā)建造的最快紀(jì)錄。

“洪荒70”項(xiàng)目于2022年3月正式啟動(dòng)，2024年3月在臨港完成建設(shè)，同年6月實(shí)現(xiàn)首次等離子體放電。盡管當(dāng)時(shí)運(yùn)行時(shí)間不足1秒，但驗(yàn)證了裝置所有子系統(tǒng)的基礎(chǔ)可行性。為實(shí)現(xiàn)長脈沖運(yùn)行，團(tuán)隊(duì)隨即啟動(dòng)二期升級，完成了耐熱輻射第一壁部件、電流驅(qū)動(dòng)與加熱系統(tǒng)、診斷與控制算法三大關(guān)鍵系統(tǒng)的優(yōu)化，使裝置脈沖時(shí)長從1秒逐步提升至100秒、300秒，直至2026年2月突破1337秒。

在楊釗看來，千秒級突破是對團(tuán)隊(duì)全系統(tǒng)能力的綜合檢驗(yàn)，但核聚變商業(yè)化仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如等離子體精準(zhǔn)控制、能量凈增益、耐輻照材料等。Q值是衡量核聚變能量增益的核心指標(biāo)，輸出與輸入能量持平為Q=1，而Q>10才具有商業(yè)價(jià)值。目前，能量奇點(diǎn)正對“洪荒70”進(jìn)行算法與設(shè)備升級，同時(shí)啟動(dòng)下一代裝置“洪荒170”的設(shè)計(jì)，計(jì)劃2028年建成，核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)Q>2的高能量增益。

臨港新片區(qū)正全力打造核聚變產(chǎn)業(yè)生態(tài)，除能量奇點(diǎn)外，還落地了諾瓦聚變等企業(yè)，同時(shí)引入高溫超導(dǎo)材料、電源系統(tǒng)等上下游企業(yè)完善全產(chǎn)業(yè)鏈。楊釗表示，若一切順利，10年內(nèi)人類或?qū)⒂瓉砜煽睾司圩儼l(fā)出的第一度電。這群中國青年正以技術(shù)攻堅(jiān)，將“人造太陽”的科幻愿景一步步變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。