中國已完成全球最大超導磁體系統的測試,該系統將用於未來的核聚變反應堆,這標誌著建造能夠容納比太陽核心更熱等離子體的設備邁出了重大步驟。中國科學院等離子體物理研究所的研究人員完成了兩個關鍵超導系統的開發、驗收和全性能測試:環形磁場超導磁體和高温超導中央螺線管。根據新華社報導,所有關鍵技術均在國內開發。這些超導磁體是融合技術綜合研究設施(CRAFT)的一部分,該設施支持中國長期致力於商業化聚變能的努力。
中國還擁有實驗高級超導託卡馬克(EAST),常被稱為中國的「人造太陽」。成功的測試驗證了未來聚變反應堆所需的兩個最關鍵組件,這些組件能夠利用強大的磁場使超熱等離子體懸浮而不接觸反應堆壁。
超導磁體系統的技術進步
環形磁場磁體作為反應堆的主要磁約束系統,長達 21 米,寬 12 米,高 3.3 米,根據媒體報導,重量達 582 噸。據報導,該磁體的體積是法國國際熱核實驗堆(ITER)相應組件的 1.3 倍,能量儲存容量是其三倍。聚變反應堆依賴這些磁體防止超過 1 億攝氏度的等離子體接觸反應堆容器。磁場引導帶電粒子穿過環形腔室,同時保護結構不受極端熱量的影響。與環形磁體一同測試的中央螺線管負責啟動和控制反應堆內的等離子體電流。
根據《南華早報》的報導,該磁體設計的額定電流為 46.5 千安培,但在測試中成功通過了 60 千安培的測試。「中央螺線管磁體在反應堆中運行於最複雜的條件下,其性能直接決定聚變裝置是否能夠成功點燃並穩定維持。」研究所副所長秦京剛表示。
中國推動聚變技術的未來
研究人員表示,該項目還反映了中國在使用國內材料製造先進超導組件方面日益增強的能力。研究所所長宋雲濤表示,環形磁場螺線管的完成耗時六年,現在擁有世界上同類產品中最高的能量儲存容量。其專用鋼材、絕緣材料和超導線均在中國生產。研究所的研究員吳宇表示,完整的反應堆最終將使用多個環形磁場螺線管共同工作。「這些螺線管將最終組裝成完整的磁場,每個攜帶 100 千安培,在中心產生 6.5Tesla 的磁場。」
吳宇表示。中國在超導聚變技術上已投資數十年。該國在 1990 年代將俄羅斯的 T-7 託卡馬克改造為 HT-7,並於 2006 年啟用了 EAST,成為全球首個全超導託卡馬克。新的 CRAFT 設施預計將有助於開發未來商業聚變電廠所需的技術。
項目 規格 環形磁場磁體尺寸 21 米 × 12 米 × 3.3 米 環形磁場磁體重量 582 噸 中央螺線管額定電流 46.5 千安培(測試通過 60 千安培)

