室温超导新突破，真的会颠覆核聚变、特高压技术吗？

界面新闻实习记者 | 蒋习

时隔六个月，美国研究团队再次宣称获得室温超导技术新突破，引爆了物理圈。

3月7日，纽约罗彻斯特大学物理学家Ranga Dias及其团队在拉斯维加斯举行的美国物理学会会议上宣布，在室温超导领域取得重大突破。

Dias团队称，通过使用由氢、氮和镥制成的新材料，可以在1GPa压强条件和294K（即21摄氏度）的常温条件下实现超导特性。该研究成果已发表在英国《自然》杂志上。

室温超导即在常温条件下实现的超导现象。按照凝聚态物理学标准，室温指300K（27摄氏度）。日常所说的室温，范围则相对较广。

超导即超级导电，这一现象是指电流可以在材料中零电阻通过，且具有完全抗磁性。一般情况下，材料在较低的温度下才能进入超导状态。

1911年，荷兰物理学家昂内斯将汞降温至4.2K（即零下269摄氏度）后，发现超低温下汞材料的电阻降低为零。超导材料和超导技术应用前景广阔，包括电力、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等。

因为没有了电阻，意味着电流在传输过程中没有损耗，电线两端不需要变电站进行电压控制，就能实现电流快速传输。

因此有观点认为，若常温超导成为现实，特高压输电技术将被取代，彻底颠覆目前的输电模式。

特高压电网是指1000千伏及以上交流电网或±800千伏及以上直流电网，为远距离、高电压等级输电线路，具有大容量、高效率的特点，其中关键设备之一是设立特高压变电站。目前，中国特高压输电技术位居世界前列。

“常温超导如果真的实现，那就太厉害了。”一位电网业内人士对界面新闻称，“但Dias团队目前实现超导的条件是1万个大气压，这和超低温的要求相比，并不轻松。”

1万个大气压相当于十万米水深处的压强。地球海洋深度最大地方是马里亚纳海沟，深度仅1.1万米。

但有不愿具名的华人科学家对界面新闻称，1万个大气压的压强，在很多条件下可以实现，比如油压机，很多实验室也可以达到这一压强。

“技术颠覆性不会来的这么快，全面替代为时过早。” 中国科学院物理研究所研究员罗会仟在一场线上采访上则对界面新闻表示，1万个大气压的条件仍然很高。

此外，室温超导技术或材料想要实现应用，成本是非常重要考量因素。“要替代现有电网，成本要很低才行。”罗会仟称，目前国内的高压输电技术已经非常成熟，暂时不会被替代。

“理论离工程应用还很远。”多位电网人士也对界面新闻称。

罗会仟表示，基于目前的高压合成测量技术，室温超导材料的样品产量非常低，且常压下不一定稳定，室温超导不可能有大规模的应用。如果未来不需要高压即可合成超导材料，即使温度没有真正到室温，在接近室温情况下，用途也将非常广。

罗会仟认为，相比于替代长距离特高压、超高压输电网，在城市大厦中率先使用超导电缆，更为现实。

2021年9月28日，中国首条自主研制的新型超导电缆在深圳平安金融中心投入使用，这也是全球首个应用于超大型城市中心区的超导电缆，标志着中国已全面掌握新型超导电缆设计、制造、建设的关键核心技术。

据南方电网介绍，这条直径仅17.5厘米、长400米的高温超导交流电缆，数倍于常规电缆的电量输送能力。

罗会仟指出，以平安金融中心为例，未来大城市的输电可像管道一样埋在地下，发电厂到城市依旧使用高压电网，这样城市上空没有输电线，此种情况可能可以实现。

罗会仟还表示，超导体还可能应用于超导接头，使得很多大功率运行的设备会更加安全和稳定。

因超导材料可以实现强大电流，进而产生超强磁场。也有观点称，常温超导实现后，实现核聚变的托卡马克装置，将不要使用液氮冷却装置，将极大促进可控核聚变的发展。

核聚变被认为是解决人类能源需求的终极方案。与目前广泛应用的核裂变相比，核聚变不产生核废料、辐射少、不产生有害及温室气体，更为清洁、高效和安全。

实现核聚变发电的难点包括如何实现上亿度点火和稳定长时间约束控制。

一位不愿具名的核电业内人士对界面新闻称，要实现核聚变，温度、密度和约束时间是三个关键因素。若实现室温超导，就可以实现约束密度平方级增加，核聚变实现难度大幅降低，人类实现聚变能量应用的前景会提前实现。

“从科学界看，室温超导技术的突破振奋人心，存在很大价值。”一位核聚变领域的专家则对界面新闻称，但目前室温实现超导，还需要很高的压力，尚处于研究领域，谈不上应用。

该人士称，1GPa压强条件，完全超出目前托卡马克装置所能提供的环境。如果说，托卡马克装置能提供这个环境，那必定要消耗巨大的成本，最后产出的电具不具备性价比，是值得考虑的问题。

罗会仟表示，核聚变研究难度会大很多。目前核聚变使用最多的超导材料是铌钛线，下一步突破是铌三锡材料。但铌三锡材料经过升温、降温的过程，在强磁场下性能退化速度快。

“尽管超导核聚变技术已经发展了多年，但要真正实现发电还需要继续努力。”他说。

他认为，即使实现了核聚变，使用的磁体依旧以传统超导磁体为主，并不是今天的室温超导磁体。“这些室温超导磁体的应用，那可能是几十年以后的事情了。”罗会仟称。