问题——全球能源格局加速调整的背景下,如何获得稳定、安全、清洁且可规模化的新型能源,成为各国共同面对的现实课题。近期国际局势波动扰动能源供给与价格,也让能源结构转型的紧迫性更加凸显。可控核聚变因燃料来源广、能量密度高、运行过程低碳等特点,被视为未来清洁能源的重要方向,但工程化仍面临“长时间稳定燃烧、可靠约束与精确控制”等关键瓶颈。 原因——核聚变装置要实现“像太阳一样发光发热”,必须在极端条件下将高温等离子体稳定约束在真空室内,并持续维持反应所需的温度、密度与约束时间。托卡马克路线依靠强磁场“托举”高温等离子体,磁体性能与控制系统能力决定了运行上限。高温超导材料具有近零电阻、可在相对较高温区工作等优势,理论上可支持更强磁场、更紧凑的装置以及更低的运行能耗,为长脉冲稳态运行提供新的技术路径。另外,高温超导磁体的工程实现、系统稳定性、热负荷管理以及高精度诊断能力,也对装置设计、制造与集成提出更高要求。 影响——据介绍,上海临港这套我国自主研制的全高温超导托卡马克装置在实验中实现1337秒稳态运行,标志着我国在长脉冲运行与稳定控制上取得新进展。业内人士认为,长时间稳定放电既是装置可靠性的集中检验,也是迈向工程验证的重要门槛:一方面,它对磁体、真空、供电、冷却和控制系统形成持续考验;另一方面,长脉冲运行可为等离子体行为研究积累更完整的数据样本,有助于改进控制策略、优化运行窗口。与此前我国“东方超环”实现1066秒稳定运行的成果相呼应,此次纪录刷新将继续为我国聚变研究提供实验支撑,也有助于提升我国对应的技术体系与工程能力上的综合竞争力。 对策——围绕下一阶段目标,研发团队将把提升诊断测量与控制能力作为重点方向之一。装置运行需要对温度、密度、磁场位置等关键参数进行实时监测与快速调控,细微偏差在长脉冲条件下可能被放大,影响稳定性与安全边界。因此,推进控制算法迭代、诊断设备升级、温度测量体系完善,将成为提升运行时间与运行质量的关键。同时,面向工程验证与潜在商业化应用,产业链配套能力同样重要。临港新片区相关负责人表示,后续将聚焦超导材料、第一壁材料等关键原材料,以及电源系统等核心部件领域,加快引入与培育上下游企业,完善产业支撑体系,提升关键环节自主可控水平。 前景——从科研装置到工程验证,再到商业化应用,可控核聚变仍需跨越多道关口,包括更高参数、更长时间、更稳定控制以及更可控成本的系统集成。业内普遍认为,长脉冲稳态运行时间的持续提升,是迈向“连续发电”能力的重要台阶。随着高温超导磁体技术成熟度提高、诊断与控制体系优化,以及关键材料与核心部件工程化能力逐步增强,聚变装置向更高可靠性、更高可用率演进的路径将更加清晰。上海在科研基础、制造能力与产业集聚上具备优势,若能在关键部件国产化、工程验证平台建设和产业链协同上形成合力,有望加快聚变技术从实验走向工程应用,为未来清洁能源体系提供新的选择。
从“东方超环”的亿度高温到“洪荒70”的千秒运行,我国在可控核聚变领域的技术积累正在加速转化为阶段性成果;这项突破表明了我国在关键技术攻关与系统集成上的能力,也让人们距离“清洁、稳定的未来能源”更近一步。随着更多工程化难题被逐一攻克,可控核聚变从实验走向应用的路径将愈发清晰。