游戏巨头跨界造“太阳”，技术宅拯救世界？

原本曲高和寡的核聚变技术，今日突然获得了大波关注，主要是因为这家中国核聚变公司曾获得知名游戏公司米哈游领投的近4亿元（6300万美元）投资，在被大家质疑调侃米哈游“钱挣得太多，找不着地方花”中，这家中国核聚变公司悄然获得了第一个等离子体，领跑全球。

据电子工程专辑了解，上海能量奇点官网日前发布消息表示，其设计研发建造的“洪荒70（HH70）”装置基于局域螺旋磁通量注入（电子枪）和离子回旋加速器加热（ICRF）两种预电离方法进行了放电实验，并成功获得了第一个等离子体。这意味着，全球首台全高温超导托卡马克装置的工程可行性获得验证。

米哈游“烧钱”玩跨界？

可控核聚变也叫“人造太阳”，被认为是人类的终极能源，作为一种潜在的清洁能源，可以彻底改变电力行业，因此一直备受关注。事实上，中国一直在积极探索核聚变技术，并将其发展纳入年度政府工作报告，中国政府还修订了《原子能法》，以指导包括核聚变研发在内的核电监管工作，上海于2022年9月率先发布未来智能、未来能源等五大未来产业高地行动方案，可控核聚变就属于未来能源范畴。

2022年2月25日，能量奇点在其官方微信公众号上宣布获得近4亿元（6300万美元）投资，其领投企业之一是米哈游。

但当时的主角能量奇点刚刚于2021年6月成立，距获得投资不到9个月，虽然能量奇点声称自己的团队成员涵盖高温超导、等离子体物理、人工智能等核聚变研究所需的众多领域，且都来自顶级院校及科研院所，如斯坦福大学、普林斯顿大学、北京大学、清华大学等，但当时并未透露团队成员的具体信息，且能量奇点当时也没有官网，所有公告均在微信公众号平台发布，融资成功之后，发布的第一条推文也是一则招聘启事，并成功成为其阅读量最高的一则推文。

此外，由于可控核聚变是一个动辄需要十亿、几十亿美元研发投入的新技术，且即便已经投入了几十、上百亿美元，但距离真正的成功，真正的商用依然很远。为此，有人认为米哈游纯粹是钱挣得太多，找不着地方花。

据了解，在过去两年中，能量奇点团队遇到了多重挑战，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，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装置运行的中央控制系统等。

好在，受益于上海完整的核电产业集群和高温超导材料产业集群，自2022年3月启动设计以来，能量奇点在两年内完成“洪荒70”的设计和建造，实现全球全高温超导托卡马克装置研发建造的最快纪录。

这也为米哈游宣称的“技术宅拯救世界”增添了几分说服力。

能量奇点CEO杨钊表示，“洪荒70”装置该由能量奇点研发建造，中心场强达到0.6特斯拉，等离子体大半径为0.75米，由26个高温超导磁体构成，具有自主知识产权，国产化率超过96%，磁体系统全部采用高温超导材料加工建造。

洪荒70的成功放电不仅在全球范围内率先完成了高温超导托卡马克的工程可行性验证，而且标志着中国在这一关键领域取得了先发优势。

高温超导托卡马克是什么？

托卡马克的概念最早是由苏联物理学家在 20 世纪 50 年代提出的，从那时起，托卡马克一直是全世界广泛研究和开发的主题。

具体来说，托卡马克是一种利用磁场将等离子体--一种由离子和电子组成的高温带电物质--限制在一个被称为环形结构的甜甜圈内，从而利用核聚变能量的装置。磁束缚对于维持等离子体足够长的时间和足够高的温度以发生聚变反应至关重要。

在托卡马克中，多个磁线圈在两个主要方向上产生强大的磁场：

• 环形磁场： 这是环形磁场的长方向，由环绕在环形磁场周围的线圈产生。
• 极环形磁场： 这是环形磁场的短路线，由中央螺线管和附加磁场线圈产生。

这些磁场的组合形成了一条扭曲的路径，将等离子体粒子限制在其中，使它们能够碰撞和融合，并在此过程中释放能量。这种磁约束被认为是实现受控热核聚变的最有前途的方法之一，有可能提供几乎无限的清洁能源。

目前正在进行的最大的托卡马克项目是国际热核实验反应堆（ITER），该项目涉及 35 个国家的合作，旨在证明核聚变作为大规模无碳能源的可行性。

此外，全球还有几家公司几家著名的公司正在研究高温超导托卡马克技术：

• 通用原子公司（GA）：总部位于美国的通用原子公司已与总部位于英国的托卡马克能源有限公司签署了一份谅解备忘录，双方将合作开发用于聚变能源和其他应用领域的高温超导技术。
• 托卡马克能源有限公司：这家英国公司已制造出一套世界首创的新一代 HTS 磁体，将在核聚变发电厂中进行组装和测试。他们还与欧洲核子研究中心（CERN）合作，开发核聚变发电模块所需的大型磁体专有技术。
• 古河电工（Furukawa Electric）和超级电力（SuperPower）：这两家公司参与为托卡马克能源公司的磁体提供 HTS 磁带，其中超级电力是古河电工集团在纽约的子公司。

全球可控核聚变技术进展

根据国际原子能机构（IAEA）的《2022年世界聚变装置调查》报告，目前全球有超过130个公共和私人聚变装置正在运行、建设中或计划中。这些装置包括实验和示范设计，旨在提供聚变研究和开发活动的全球概览。

此外，一篇关于聚变技术作为清洁能源供应替代来源的全球发展和准备情况的综述文章指出，聚变技术被视为长期的低碳电力来源，有利于减缓气候变化。聚变技术提供了解决能源安全和能源资源不平等分配的途径，因为海水是其最终的燃料来源，而且几克燃料就能产生兆瓦级的电力。新材料和技术的开发和测试不断进行，通过国家和国际合作以及私人伙伴关系来实现净聚变能量。

国际热核实验反应堆（ITER）一直是聚变能源开发的国际参考项目，大多数具有核发展能力的发达国家都在与ITER平行地完成自己的聚变能源设施。许多聚变项目正在完成概念设计，并转入计划中的DEMO聚变设施的工程设计阶段。

但据了解，ITER2023年曾被指出正在经历重大延误和预算超支，其成本已攀升至 200 多亿欧元，目前的时间表是将第一颗等离子体推至 2025 年，将氘氚运行开始日期推至 2035 年。且有文件显示，即使是项目负责人也说不清完成热核实验堆还需要多少资金和时间，因为它已经超出预算数十亿美元，落后于计划数十年。

IAEA的另一篇报告则强调了在不同类型的聚变装置上进行的实验取得了成功，尽管只是短时间内实现了聚变反应，还没有产生有用的能量量。这些不同的方法都有着相同的目标——实现作为能源来源的聚变科学上的可行性。

从麻省理工学院分离出来的联邦聚变系统公司（Commonwealth Fusion Systems）在受控聚变研究方面也取得了重大进展：

• 高温超导磁体： 2024年3月4日消息，CFS 与麻省理工学院合作，成功测试了高温超导磁体，这对于建造紧凑、经济的核聚变发电厂至关重要。这些磁体的磁场强度达到了创世界纪录的 20 特斯拉，这也是实用核聚变反应堆所需的磁场强度。
• SPARC 核聚变装置： 磁体是 SPARC 核聚变装置的关键技术，该装置旨在产生净输出功率，并有可能开创一个几乎无限的发电时代。麻省理工学院工程学教授丹尼斯-怀特（Dennis Whyte）在2024年3月5日的报道中称这些磁体的成功测试是 "过去 30 年核聚变研究中我认为最重要的事情 "。
• 验证设计和性能： 在取得初步成功后，研究小组进行了详细的研究，包括拆卸和检查磁体部件，分析数百台仪器的数据，以及进行额外的测试运行，将磁体推向极限。这样做是为了了解任何潜在的故障模式。研究结果发表在同行评审论文集中，证实磁体的设计元素可作为聚变发电厂的基础。

此外，人工智能在核聚变研究中也取得了突破，据称，普林斯顿大学的等离子体控制小组在核聚变研究中取得了前沿进展。这项研究由Egemen Kolemen领导，Jaemin Seo、SangKyeun Kim和Azarakhsh Jalalvand等人参与，他们与普林斯顿大学和普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）有关联。

以上这些突破性的进展不仅展示了聚变研究的快速发展，也为未来聚变能源的商业化和实用化铺平了道路。

什么时候可以实现核聚变商用？

商业化聚变能源的可用性是一个复杂的问题，涉及到技术、资金、法规和市场准备等多个方面，将需要合作伙伴、供应商和技术提供商的网络形成一个强大的工业供应链。

MIT的等离子体科学与聚变中心和Proto Ventures合作的这项研究提供了一个路线图，为投资者、企业家、研究人员和公司等在未来聚变产业中获得有价值立足点提供了指导。该报告基于与私人聚变电厂公司的访谈、广泛的研究，并建立在MIT等离子体科学与聚变中心和Proto Ventures的专业知识之上，概述了企业家、公司、投资者和研究人员在未来聚变产业中抓住关键机会的途径。

白宫的一份事实表显示，美国政府正在制定一个十年的大胆愿景，以加速聚变——一种使用与太阳和恒星相同的反应的清洁能源技术。一旦开发成功，聚变将使用锂和氢作为燃料，不产生长寿命放射性废物。聚变还将为氢气生产、工业热、碳捕获和海水淡化提供热能和电力的综合来源。

尽管具体的时间表可能因项目和技术的不同而有所不同，但许多研究机构和私人公司都在努力在未来十年内建造第一个聚变电厂。

能量奇点CEO杨钊表示，目前全球虽已建造了100多台托卡马克装置，但“洪荒70”用高温超导材料建造托卡马克装置来控制和约束等离子体，此前无先例可循。据悉，公司选择这一全新技术路线，旨在大幅降低装置尺寸，加速实现聚变能源的商业化，该技术路线是全球范围内吸引市场化资金最多的聚变能源研发方向。

“洪荒70”之后，下一代强磁场高温超导托卡马克装置“洪荒170”目前已在物理设计阶段，明年将开始工程设计。该装置以实现氘氚等效能量增益大于10为目标，预计2027年建成。据记者了解，美国CFS公司于2022年开建一台名为SPARC的高温超导托卡马克装置，计划明年建成，能量增益目标同样大于10。“洪荒170”与SPARC相比虽有约2年的时间差距，但前者的尺寸和成本在全球范围内极具优势。

另悉，能量奇点计划2030年后建成可用于示范性聚变发电站的托卡马克装置，为商业化铺路。