é  引    言  ?

      “清潔”、“安全”、“無(wú)限”，核聚變被認為是人類(lèi)能源的終極解決方案。1克聚變物質(zhì)可以釋放9萬(wàn)千瓦時(shí)的電力… …

      “2021年是核聚變發(fā)展的驚人一年，我不認為我們在聚變史上有過(guò)這樣的一年，”普林斯頓等離子體物理實(shí)驗室主任斯蒂芬·考利（Steven Cowley）說(shuō)。

      2021年12月30日夜，中科院合肥研究院等離子體所，中國國家重大科技基礎設施EAST全超導托卡馬克裝置（東方超環(huán)）再次創(chuàng )造世界紀錄，實(shí)現了1056秒長(cháng)脈沖高參數等離子體運行，這是目前世界上托卡馬克裝置實(shí)現的最長(cháng)時(shí)間高溫等離子體運行；此前，東方超環(huán)也創(chuàng )造了1億攝氏度等離子溫度持續運行超過(guò)100秒的世界紀錄，核工業(yè)西南研究院環(huán)流器二號M裝置及新奧集團炫龍50裝置也成功實(shí)現放電，各項目均已取得了不同程度的技術(shù)突破。等離子體達到1億攝氏度并能保持穩定運行，推開(kāi)了可控核聚變發(fā)電的大門(mén)。

      2021年12月21日英國牛津歐洲聯(lián)合環(huán)（JET）核聚變裝置，產(chǎn)生了有史以來(lái)最高的持續能量脈沖，5秒持續反應時(shí)間即釋放出59MJ的能量。

      英國tokamak Energy、美國CFS（Commonwealth Fusion Systems）、HELION、TAE等多家商業(yè)公司，紛紛將核聚變進(jìn)入發(fā)電質(zhì)變點(diǎn)的時(shí)間線(xiàn)提至2030年；全球最大的核聚變裝置法國ITER，也于2021年完成了主體部件的吊裝。

      低溫超導線(xiàn)圈磁場(chǎng)強度提升受限，而高溫超導材料的成熟，給緊湊型核聚變技術(shù)方案帶來(lái)更加可行的加速路徑。

      CFS在官網(wǎng)稱(chēng)：正是高溫超導材料的成熟，讓磁約束核聚變成為可能。CFS成立于2018年，僅三年時(shí)間就拿出了重要里程碑突破：2021年9月，CFS制造的高溫超導磁體能提供高達20特斯拉的穩態(tài)磁場(chǎng)，該磁體體現出的潛力，為核聚變凈功率輸出開(kāi)辟了道路，成為世界上最強的核聚變磁體。此重要技術(shù)的突破，被《麻省理工科技評論》列為全球年度十大突破性技術(shù)之一，也為CFS獲得了核聚變發(fā)展史上最大的一筆商業(yè)融資。CSF已經(jīng)破土動(dòng)工建造一座實(shí)驗反應堆，預計于2025年完工，如果成功，CFS計劃在未來(lái)十年內建立一個(gè)完全商業(yè)化的發(fā)電廠(chǎng)。

      谷歌人工智能DeepMind和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院等離子體中心的物理學(xué)家，共同完成了一個(gè)強化學(xué)習算法系統，成功地用于以算法加速探索對等離子體運行控制的優(yōu)化方案。

      將2030年實(shí)現商業(yè)發(fā)電為目標的英國tokamak Energy，也成為率先完成1億攝氏度等離子體連續運行的商業(yè)公司。其首席執行官克里斯·科賽爾（Chris Kelsall）表示：高溫超導磁體與球形托卡馬克搭配，是實(shí)現干凈和低成本商業(yè)核聚變能源的最佳途徑。

      每一步，都在強化著(zhù)幾十年的技術(shù)突破和積累，都在完善著(zhù)核聚變的偉大圖景。

      全球頂級公司谷歌、亞馬遜早已開(kāi)始對核聚變投資，比爾蓋茨、貝佐斯等頂級富豪，也分別投資了核聚變商業(yè)公司。2022年2月《華爾街日報》援引業(yè)內人士的話(huà)稱(chēng)：“一波又一波的資金涌入到核聚變領(lǐng)域當中，這正是核聚變工業(yè)擴張的信號”。

      數據公司PitchBook的信息顯示，近年來(lái)聚變行業(yè)吸引了近50億美元的資本融資，僅在2021年就吸引了近30億美元。英國《金融時(shí)報》2021年11月報道，據其不完全統計顯示，2021年，美國核聚變領(lǐng)域吸引到的投資規模高達23億歐元。而在隨后的一個(gè)月，僅HELION、TAE、General Fusion 和CFS 此4家公司就獲得了約40億美元的融資。其中僅美國CFS一家公司就獲得了18.5億美元的投資。

      核聚變投資的升溫中，也包括中國騰訊投資英國的First Light Fusion公司及米哈游、蔚來(lái)資本等投資上海能量奇點(diǎn)的行動(dòng)。2022年4月，成立于2021年6月的能量奇點(diǎn)完成近4億元人民幣首輪融資。

      核聚變行業(yè)協(xié)會(huì )（Fusion Industry Association）首席執行官安德魯·霍蘭德（Andrew Holland）認為，2030年代核聚變的主要競爭“將不是科學(xué)問(wèn)題或是工程問(wèn)題，而是制造問(wèn)題，你能以多快的速度建造”。

      根據國際原子能機構（IAEA）發(fā)布的數據，截至2021年底，全球在運營(yíng)的核聚變裝置有96座，在建核聚變裝置有9座，計劃建設的裝置則有29座。其中，公用事業(yè)機構旗下的核聚變裝置總數為107座，中國、法國、美國、英國、德國、日本、俄羅斯、韓國、加拿大、荷蘭、印度等國家都擁有核聚變試驗裝置。

      2022年3月15日，美國政府對外宣布“正在制定一個(gè)大膽的十年愿景來(lái)加速核聚變”，3月17日白宮舉行的聚變峰會(huì )上，美國政府能源部長(cháng)詹妮弗·格蘭霍爾姆（Jennifer Granholm）說(shuō)，能源部現在將協(xié)調其所有聚變能源研究機構，以推進(jìn)該技術(shù)。在美國國會(huì )2022年財年的綜合撥款法案中，有7.13億美元用于支持核聚變研究和建設。

      2021年10月1日，英國政府公布《國家核聚變戰略》，啟動(dòng)“球形托卡馬克能源生產(chǎn)計劃”，計劃在2040年前建立一個(gè)核聚變發(fā)電廠(chǎng)；在這份戰略規劃里，“英國要建立一個(gè)世界領(lǐng)先的聚變產(chǎn)業(yè)，在未來(lái)幾十年里可以向全世界輸出聚變技術(shù)”成為英國鮮明的國家戰略目標。

      中國的核聚變工程堆CFETR也規劃于2030年代建成。

      已故蘇聯(lián)物理學(xué)家、托卡馬克裝置發(fā)明人之一的列夫?阿爾茨莫維奇(Lev Artsimovich)說(shuō)過(guò)：當社會(huì )需要核聚變時(shí)，核聚變就會(huì )準備好。

é  應用案例  ?

| 可控核聚變項目——美國Commonwealth Fusion Systems公司

美國CFS公司使用高溫超導帶材繞制大口徑、20T的強磁場(chǎng)磁體，將應用于SPARC、ARC超導核聚變等，第一階段磁體已于2021年9月宣布測試成功。

上海超導已為該項目批量提供超過(guò)一百余公里采用30微米超薄基帶的高性能高溫超導帶材，用于聚變導體和磁體研制。

圖片來(lái)源：Commonwealth Fusion Systems 官網(wǎng)

| 可控核聚變項目——英國Tokamak Energy公司

托卡馬克能源公司ST-40球形托克馬克反應堆于2022年3月實(shí)現1億攝氏度的溫度，成為商業(yè)化核聚變研究的重要里程碑。

上海超導與英國TE公司進(jìn)行深度合作，于2017-2020年間分批陸續供應寬幅高性能高溫超導帶材，用于強場(chǎng)磁體研制及超導可控核聚變。

圖片來(lái)源：Tokamak Energy 官網(wǎng)