中國首次展示 HL-4 核聚變反應堆藍圖 旨在實現穩態燃燒運行

中國近期首次展示其下一代核聚變反應堆的藍圖和概念藝術，並於 2026 年上海融合能源大會上進行介紹。這款名為 HL-4 的託卡馬克（tokamak）反應堆旨在利用與太陽相同的核聚變過程。為了在地球上實現這一目標，託卡馬克反應堆使用環形磁場來捕捉和扭曲過熱的等離子體。這一運動使反應堆得名「環流」，意指「循環」或「環形流動」。中國在這項技術的探索中已有超過五十年的歷史，自 1980 年代以來，位於成都的西南物理研究院（SWIP）便主導了環流系列的設計，從 HL-1 到 HL-4。

雖然 HL-3 模擬了真實燃燒反應堆的核心物理，但它依賴於傳統的銅線圈。由於銅磁鐵容易過熱，該機器無法持續運行，據《核工程國際》報導。

HL-4 設施的主要特點

新建的 HL-4 設施目前正在上海施工，旨在解決這一運行瓶頸。其主要任務是實現穩態燃燒運行，意味著可以持續運行而不會過熱。這將成為全球首個高溫超導、高場穩態燃燒實驗平台。中國融合能源的工程師指出，推動該項目的三大主要優勢。首先是其完全高溫超導的磁鐵，能產生 25 Tesla 的磁場。這一強大的磁場可保持等離子體的穩定，同時顯著縮小反應堆的整體體積，從而加快技術迭代的週期。

其次，該設施整合了由人工智能驅動的智能操作技術，以管理反應堆的性能。第三，強大的磁場使物理學家能夠在之前無法觸及的條件下研究等離子體行為。

構建如此強大的磁系統面臨著艱巨的工程挑戰，目前團隊正在現場進行初步工藝開發，以保持施工進度。研究人員計劃明年遷至上海專門建設的設施。據中國國家媒體平台 CGTN 報導，「到明年六月，研發團隊將搬進一座長 500 米的新超級工廠，在此將開始全規模的磁鐵製造和測試」，並指出該項目的目標是驗證高溫超導磁鐵在複雜聚變條件下的可靠性。

項目未來的發展路徑

科學家們將該項目視為一個重要的基石，而非最終產品。當前的目標是證明高溫超導磁鐵能在複雜的聚變條件下可靠運行。實質上，HL-4 作為一個縮小版的工程驗證裝置。中國的國內團隊正在探索多條技術路徑以實現聚變，但整體發展路徑遵循明確的多階段順序。一旦工程師通過 HL-4 驗證了這些核心科學和工程問題，該計劃將建設一個示範反應堆，以商業化驗證這項技術。「下一階段是示範反應堆——商業上展示已經驗證的成果。

只有在那之後，我們才會進入商業反應堆階段。」中國融合能源設計部副主任陳喆總結道。

HL-4 對中國核聚變研究的重要性

HL-4 的開發標誌著中國在核聚變技術上的重大進展，尤其是在高溫超導磁鐵的應用上。這不僅能提高等離子體的穩定性，還能促進技術的快速迭代。通過這個項目，中國希望在全球核聚變研究中佔據一席之地，並為未來的商業化反應堆奠定基礎。隨著技術的成熟，中國的核聚變計劃可能會對全球能源格局產生深遠影響。