记者昨天从上海核聚变能源商业公司 " 能量奇点 " 获悉,公司自主研制的大孔径强场磁体 " 经天磁体 " 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,反超美国。至此,成立不到 4 年的能量奇点实现了两个关键目标:建成全球首台全高温超导托卡马克装置 " 洪荒 70" 并点亮等离子体,建造全球磁场强度最高的聚变装置磁体,距离实现 " 人造太阳 " 的终极目标又迈进一大步。
单个经天磁体。能量奇点供图
要实现核聚变点火,需要一定的温度、密度和约束时间,其中约束时间意味着要把聚变燃料放在一定的容器中,不让它流失能量。托卡马克就是一种实现磁约束可控核聚变的容器,而磁体的作用就是将高温等离子体 " 锁 " 在这个容器内,不与任何物体接触,让氘和氚在高温下不断聚变。
经天磁体是能量奇点下一代托卡马克装置 " 洪荒 170" 中技术难度最大的核心部件。因为托卡马克装置的性能很大程度上取决于约束磁场强度,磁场强度越强,在同等能量增益倍数下装置越小——如果磁场提升一倍,装置的线性尺寸可缩小至 1/3,体积缩小至 1/30,这将使托卡马克装置的建造成本和时间大幅减少,加速聚变能源商业化进程。2021 年 9 月,美国麻省理工学院和 CFS(联邦聚变系统)公司联合研制的 " 火花 " 磁体创下了 20.1 特斯拉的强磁场,3 个月后他们就完成了 18 亿美元融资。
加工完成待安装的单饼线圈。能量奇点供图
从设计来看,能量奇点比 CFS 更 " 大胆 " ——经天磁体长约 3 米、宽约 1.4 米,最高磁场强度高达 25 特斯拉,这也要求在工程和工艺上更加激进。在能量增益 Q 值目标相同前提下," 洪荒 170" 的体积较 " 火花 " 小 30%,等离子半径短 10%。在近期的首轮通流实验中,经天磁体产生了 21.7 特斯拉磁场强度,如果它能如愿实现 25 特斯拉强磁场,那么 " 洪荒 170" 大概率会成为世界上最小的 Q ≥ 10 的托卡马克装置。
两年前,能量奇点宣布完成近 4 亿元 Pre-A 轮融资,投资方包括 Enlightenment、米哈游等,本轮融资的资金主要用于经天磁体和奇门系统研发。经天磁体的成功,为进一步研发适于未来氘 - 氘聚变堆的强场磁体奠定了基础。目前,能量奇点正在抓紧进行 " 洪荒 170" 的工程设计,预计 2027 年在临港建成。
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