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日本“人造太阳”取得突破,高温超导磁体打破欧美纪录


该公司称,他们开发的磁体在模拟真实聚变反应堆条件下成功完成测试,其全尺寸磁体线圈已达到“任何欧洲和美国公司都未曾达到”的技术水平。

与全球主流的托卡马克装置不同,日本一直钻研其特有的螺旋式磁约束技术。这种三维螺旋结构需要磁体具备特殊的“可弯曲性”。


01 技术突破:高温超导磁体达到实用化门槛

Helical Fusion采用多条高温超导带束合的方法,使导体样本同时兼顾了性能与可弯曲性需求。这些磁体被组装成线圈,均为适用于实际反应堆的全尺寸规格。

该突破使得Helical Fusion能够开始建设最终实証装置“Helix HARUKA”,这是其聚变发电路线图中的关键一步。

高温超导磁体是约束聚变等离子体的核心技术。在核聚变反应中,等离子体需要被加热到远高于太阳核心的温度,任何材料都无法直接接触,必须依靠磁体产生的强磁场将其约束在反应堆中心。

02 商业目标:2030年代实现核聚变发电

Helical Fusion成立于2021年,整合了日本国立核融合科学研究所的科研成果。公司的目标是在2030年代将其KANATA示范反应堆打造成全球首个具有商业可行性的聚变电站。

商业可行的核聚变电站需满足三大标准:具备全年不间断运行的稳定性、输出能量超过消耗能量,以及能够对部件进行定期维护。

公司计划分两步走:先开发用于组件验证的中间设备Helix Haruka,再建设全尺寸试验工厂Helix Kanata。

03 日本聚变战略:从跟跑到加速领跑

尽管日本在聚变领域的投入相对较少——过去五年仅投入1000亿日元,而中美等国投入超过1万亿日元,但日本政府已开始加速布局。

新任首相高市早苗在近期施政演讲中明确表示,将以“早日实现在社会中应用聚变能源为目标”。

同时,在美国总统特朗普访日期间,两国将签署一项包含聚变能源在内的尖端技术合作协议。

04 全球竞争:私营企业推动聚变商业化

全球核聚变竞赛正在加速。美国Commonwealth Fusion Systems计划在2030年代初实现电网级聚变发电。

中国也不甘示弱,其核聚变装置BEST预计2027年竣工,有望成为人类历史上首个实现聚变发电的装置。

根据核聚变行业协会报告,全球核聚变产业累计融资已突破97亿美元,呈现出明显的“淘金热”态势。约七成受访企业预计在2030至2035年间实现供电。


与欧美主流托卡马克设计不同,日本的螺旋式装置采用仿星器设计,可实现固有稳定的等离子体运行。这种设计具有高度可维护性,能延长发电时的正常运行时间。

随着人工智能普及带来的电力需求激增,人们对核聚变发电的期待日益高涨。当各国政府与私营企业共同投入这一领域,人类距离实现能源自由的梦想似乎正越来越近。