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中国的“人造太阳”,正在从“点火”走向“持续燃烧”。今年8月,在上海举行的2026核聚变能大会暨核聚变活动周上,中国聚变能源有限公司公布了下一代托卡马克装置“中国环流四号”(HL-4)的目标图像与概念图。
它被称为全球首个高温超导强场稳态燃烧实验平台,目标是验证25特斯拉高温超导磁体在聚变复杂环境下的可靠性,并实现装置长时间稳态运行。
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但需要先说明:这是一个正在建设的实验平台,而不是已经运行的聚变电站,“全球首个”也是项目方的说法。
“环流”家族:从HL-1到HL-4,一路往哪走
“环流”系列的名字,取自等离子体在环形磁场中的“环流”运动。托卡马克是一种利用环形磁场,把超高温等离子体“捆”在里面的装置,从上世纪80年代起,位于成都的核工业西南物理研究院,就一直主导这个系列,从HL-1到HL-4。
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其中,环流三号(HL-3)的核心物理,已经接近真实“燃烧”反应堆,但它使用的是常规铜线圈,铜磁体会很快发热,所以装置没法连续运行。
环流四号要解决的,正是这个运行瓶颈:它的主要任务,是实现稳态燃烧运行,也就是能连续运行而不过热。它建在上海,由中国聚变能源有限公司牵头推进。
中国聚变能源有限公司于2025年7月在上海挂牌成立,注册资本150亿元,中核集团是最大股东,中石油、上海市和四川省等也参与注资,并把聚变能的商业化目标锁定在2050年。
三大看点:25特斯拉、AI控制、看不到的等离子体
工程师指出的第一个优势,是全高温超导磁体,产生25特斯拉的强磁场。这样的强磁场既能把等离子体“锁住”,又能大幅缩小反应堆的整体尺寸。
打个比方,磁场越强,“笼子”就可以越小,装置的体积和建造成本也随之降低,技术迭代的速度也可能更快。
第二个优势,是用AI驱动的智能运行技术来管理装置的性能,目标包括演示聚变堆的“全域智能控制”。第三个,是这样强大的磁场,可以让物理学家研究此前无法企及的等离子体行为。
中国聚变总工程师钟武律表示,聚变研究正加速迈向“燃烧”阶段:要跨越的科学门槛,是让聚变产生的α粒子,把等离子体长期维持在上亿度,进入自维持、稳定可控的状态。
换句话说,从“点着火”到“火自己烧下去”,是聚变必须迈过的一道大坎。
磁体,是最难啃的骨头
建造这样强大的磁体系统,工程难度极高。团队目前正在现场进行前期工艺开发,以保证建设进度。
打个比方,磁体像是这座“人造太阳”的“心脏”,它一旦不可靠,其他一切都无从谈起。
在8月的大会上,由中国聚变能源有限公司牵头,联合多家超导企业和上海交大等,成立了长三角创新联合体,目标是2028年前建成首条25特斯拉高温超导强场磁体的研制和测试线,2030年前完成原型磁体研制。
据报道,明年6月,研发团队将搬进上海一座长约500米的新“超级工厂”,开始全尺寸磁体的制造与测试。
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科学家把环流四号视为一块必要的踏脚石,而不是终点产品。它更像是一台按比例缩小的工程验证装置,先证明高温超导磁体在复杂聚变条件下的可靠性。
路线图与冷静看待
项目方给出的路线是:环流四号验证核心科学和工程问题之后,将建设示范堆来展示商业可行性,此后才进入商用堆阶段。中国聚变的相关负责人陈哲把这个顺序概括为“先验证,再示范,最后商用”。
在国际上,美国的SPARC和英国的STEP等主流项目,同样采用高温超导路线,高温超导已经成为许多聚变项目的共同选择。
但距离商业化,还有相当长的路。业内普遍认为,稳态自持燃烧、高耐辐照材料、燃料自持循环,是全球聚变产业面临的三大难题,在等离子体加热、能量提取、运行维护和安全监管等工程层面,也挑战重重。
所以,环流四号的价值,不在于“今天点亮了多少灯”,而在于它能否回答一系列关键问题:磁体能否可靠工作,等离子体能否稳定自持,装置能否长时间运行。
聚变能源的故事,注定是一场以年、甚至以十年计的长跑,这一次,中国把一块重要的赛道,摆到了台面上。
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