99. 对能量奇点创始人杨钊3小时访谈:人类驯服可控核聚变还有多少路程?

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# 可控核聚变技术路线

# 托卡马克装置设计

# 高温超导材料应用

# 能量增益物理参数

# 磁约束等离子体方法

# 三乘积优化目标

# 商业化发电成本挑战

# 低温超导装置局限

# 惯性约束核能研究

# 聚变电站工程验证

可控核聚变作为能源领域的“圣杯”,其技术路线主要围绕磁约束和惯性约束展开。托卡马克装置作为磁约束的代表,通过环状磁场约束高温等离子体实现聚变反应。早期托卡马克采用铜导体磁体,但受限于短脉冲运行和能量消耗问题,低温超导材料逐步成为主流,如中国EAST装置和韩国KSTAR装置。然而,低温超导装置的高昂成本和庞大尺寸仍是商业化发电的主要障碍。
高温超导材料的突破为可控核聚变带来新方向。相较于低温超导,高温超导磁体可在更强磁场下运行,使装置体积缩小两个数量级,显著降低度电成本。2023年建成的全球首台全高温超导托卡马克装置“洪荒70”,验证了这一技术路线的工程可行性。杨钊创立的能量奇点公司聚焦高温超导托卡马克设计,目标将聚变商业化成本降至火电水平。
能量增益(Q值)是衡量聚变可行性的核心参数,其物理本质由等离子体密度、温度与约束时间的三乘积决定。国际热核聚变实验堆(ITER)计划通过超大型低温超导装置实现Q>10,但建设周期长达30年且成本超250亿欧元。高温超导技术通过提升磁场强度,可在更小装置中达到同等三乘积目标,如美国SPARC装置和能量奇点的下一代装置验证。
商业化发电的挑战不仅在于物理参数突破,还需解决工程化难题。惯性约束虽在核武器研究中实现Q=1.5,但其短脉冲特性和激光能量转化效率限制了民用前景。相比之下,磁约束托卡马克的稳态运行潜力更适配电网需求。当前聚变创业公司需在材料、工艺和系统集成领域持续创新,推动装置从实验室走向规模化电站,最终实现能源无限供给与星际动力革命。

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