能量奇点建设的托卡马克装置“洪荒70”成功点亮，上海未来能源产业向前一步
“2035年中国或迎可控核聚变‘第一度电’”
来源：解放日报 作者：李晔 日期：2024-11-30
- 点亮的“洪荒70”只是第一步。接下来将建设Q值（能量增益目标）大于10的“洪荒170”，以证明核聚变能源的商业可行性；再建设“洪荒380”，以实现示范性聚变发电
本报记者 李晔
这是个毫秒级的过程——用来实现可控核聚变反应的托卡马克装置“洪荒70”内一片漆黑，突然，中性气体激发出环形等离子体，太阳般的光辉瞬间照亮腔体。这证明，这个包含有9个子系统、30余个孙系统的超复杂装置，完全按预设条件成功放电。此举也意味着，上海提前布局的未来能源产业，距离确定性更近一步。
但不久前成功点亮的“洪荒70”只是第一步。接下来，其背后的上海核聚变能源商业公司能量奇点将建设Q值（能量增益目标）大于10的“洪荒170”，以证明核聚变能源的商业可行性；再建设“洪荒380”，以实现示范性聚变发电。
“到2035年，中国或迎来可控核聚变发出的第一度电。”能量奇点创始人、CEO杨钊说。
自主验证全新技术路线
核聚变，是指氘、氚等轻原子核结合成氦等较重原子核并放出巨大能量的过程。因聚变原材料无限，聚变产物又不带放射性，被寄予“带领人类进入能源自由”的期待。
超导材料，是指在极低温下电阻变零且具备完全抗磁性的材料。用超导材料建设托卡马克可显著提升磁场。超导又分低温和高温，一般临界温度在40开尔文（-233℃）以下的为低温超导，临界温度在40开尔文以上的则为高温超导。
全球已建成超过百台托卡马克装置，但目前正运行的全超导装置仅4台。能量奇点自主研制的“洪荒70”，是其中唯一一台全高温超导材质建造的托卡马克。对低温超导托卡马克，全球已有20年研发经验，工艺相对成熟，但装置体型巨大。如在建的国际热核聚变实验堆（ITER），高30米，直径28米。能量奇点之所以绕行“低温”而取“高温”，旨在将托卡马克的体积、造价缩减约50倍，并大幅加快建设周期。
但“高温”是一条全新技术路线。如果将托卡马克比作船，好比过去用的材料都是木头，如今却要造一条钢船，还要证明它依然能行稳致远。
这条新路线，美国也已在挑战。能量奇点所对标的美国CFS公司，是全球核聚变创业领域迄今融资最多的公司，于2022年开建名为SPARC的高温超导托卡马克，目标Q值大于10，计划于明年建成。
不同于一步到位的SPARC，能量奇点选择了更稳妥方案——以相对短的时间和小的成本，先建设“洪荒70”，验证“钢船”的工程可行性。
没有作业可抄。2022年3月，“洪荒70”启动设计，能量奇点克服诸多挑战，包括探索高温超导磁体的绕制、绝缘、浸渍、组装等工艺，确保将高温超导带材加工成磁体后性能不衰减等，也包括制备电阻值在纳欧级别的高温超导磁体接头，以及自主研发控制高温超导托卡马克运行的中央控制系统等。“洪荒70”投资1.5亿元，在两年内建造完毕。这是全球全超导托卡马克研发建造最快纪录。下转 4版（上接第1版）
上海优势提供“洪荒之力”
何以如此神速？杨钊说：因为上海给出了“洪荒之力”。
核电领域的上海优势，让能量奇点快速建起“朋友圈”。“洪荒70”的真空室、冷屏等主机系统关键设备，由上海电气核电集团提供；托卡马克组装，交给了中国核工业第五建设有限公司；装置环境和辐射安全评估，由上海核工程研究设计院负责。
超导带材同样是就地取材，“洪荒70”由上海超导科技股份有限公司提供高性能超导磁体材料。
这里有一段故事——本世纪初，上海尝试购买海外超导领军企业核心设备材料时，对方开出天价，上海遂决定：一切靠自己。20余年来，市经信委、市科委等部门形成接力，持续通过重大项目，为上创超导、上海超导这两家从校园走出的创新企业的核心技术团队提供支持。同时，鼓励超导材料、系统、应用等关键环节的企业组建产业联盟，形成从超导材料研究、生产到产品研究、生产、应用的完整产业链。2021年底，全球首条超公里级高温超导电缆商业化示范段在徐汇区成功送电运行。这个示范段每一寸都浸透着自主创新，创下5项世界纪录。
“上海市和临港新片区的相关部门在人才引进、企业落地方面均给予大力支持，包括我们临港基地35千伏的电站能建起来、用起来，可想而知政府做了多少协调工作。”杨钊说。
关键在于，对于这个年轻的创业团队，上海给予耐心和殊荣。公司2021年6月才成立，但2023年3月上海市未来产业先进核能专家委员会成立时，5家副主任委员单位中，能量奇点是唯一的初创企业。
另外，上海的人才引力也惊人。杨钊自己北大物理系本科毕业，在斯坦福大学获理论物理学专业博士学位后，选择在上海创业。公司研发和工程团队目前从初创时的4人迅速壮大到130人，其中不乏来自斯坦福、普林斯顿、加州理工、清华、北大、复旦、上交、中科大等知名院校翘楚。
不得不提的还有上海的融资环境。能量奇点成立后不到8个月，上海本土游戏公司米哈游即联合蔚来等，领投了能量奇点的天使轮。去年4月，公司又完成Pre-A轮融资。两轮融资规模近8亿元。
“现在回头看，落地上海是非常正确的决策。”杨钊感慨。
和美国竞品拼尺寸和成本
能量奇点不敢停步，下一代强磁场高温超导托卡马克“洪荒170”现已进入物理装置阶段，明年初将开始工程设计，争取2027年建成。
“洪荒170”的目标Q值与SPARC一样，也是大于10。Q值大于1说明装置在发电而非耗电，但Q值大于10才有商业价值。
尽管建成时间比SPARC晚两年，自称“跟随者”的能量奇点却要跟美国拼尺寸和成本——待建的“洪荒170”与在建的SPARC，在Q值相同前提下，前者体积仅为后者70%，等离子半径小10%。简言之，经济性更优。
而且，能量奇点正同步研发下一代高参数聚变磁体“经天磁体”，其磁场强度将达25特斯拉，超过美国CFS公司TFMC磁体25%。据悉，“经天磁体”实验结果最快今年年底能拿到，届时有望成为全球磁场强度最高的聚变装置磁体。
按计划，2027年建成“洪荒170”后，能量奇点需积累高Q值、长脉冲的运行结果，证明公司有能力提供一台可用于聚变发电的高参数托卡马克装置。杨钊说，希望能在2030年至2035年间，与核电业主合作研发建设基于“洪荒380”高温超导托卡马克的聚变发电示范堆，实现示范性聚变发电。“上海持续的洪荒之力，将加速中国迎来可控核聚变发出的第一度电。”