界面新聞記者 | 戴晶晶

中國目前磁場最強、等離子體性能最高的球形托卡馬克裝置成功運行。

7月12日晚，陜西星環(huán)聚能科技有限公司（下稱星環(huán)聚能）官微發(fā)布消息稱，近日中國聯合球形托卡馬克2號（SUNIST-2）建成并開展了首輪運行，獲得100千安培等離子體電流。

SUNIST-2由清華大學設計、星環(huán)聚能和清華大學聯合建設，是國內目前磁場最強、等離子體性能最高的球形托卡馬克，設計參數為大半徑0.53米、小半徑0.33米，磁場1特斯拉，等離子體電流0.5兆安培。

磁場單位包括特斯拉、高斯，1特斯拉＝1萬高斯。地球磁場約等于0.5高斯。

同日，清華大學工程物理系發(fā)布的消息提及，SUNIST-2將主要用于探索磁重聯高效加熱等離子體的新物理和新技術、開發(fā)新的等離子體控制手段，評估磁場達到1特斯拉量級時球形托卡馬克的等離子體性能。

這是建成商業(yè)示范聚變電站必要的前置工作。星環(huán)聚能稱，將基于SUNIST-2為建設下一代聚變級技術驗證裝置CTRFR-1作準備。

核聚變能源的原材料資源豐富，且無污染排放，因此可控核聚變被一直認為是人類解決能源問題的重要出路，視為人類“終極能源”。

當前可控核聚變技術路線主要有三種，包括重力場約束核聚變、激光慣性約束核聚變和磁約束核聚變。其中，磁約束核聚變目前研究的裝置包括托卡馬克、仿星器、反向場箍縮及磁鏡等。

托卡馬克被譽為“人造太陽”，其裝置的中央是一個環(huán)形的真空室，外面纏繞著線圈，在通電時內部會產生巨大的螺旋形磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達到核聚變的目的。 

球形托卡馬克是更接近球形的托卡馬克，相較于傳統托卡馬克（形狀接近輪胎）更緊湊。

清華大學的資料顯示，球形托卡馬克具有更高的安全因子，自然的D形截面，更好的磁流力學穩(wěn)定性，可以得到較高的比壓（等離子體壓強與磁壓強之比）。高比壓值可大幅降低反應堆的尺寸，降低成本。

托卡馬克聚變堆單位體積的聚變功率正比于磁場強度，磁場強度越小，聚變堆尺寸就需要更大才能達到聚變功率。

隨著高溫超導技術的進步和成本下降，建造可商用的小型托卡馬克和其它核聚變裝置變得可行。

2022年12月13日，美國能源部宣布加州勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的NIF裝置實現了核聚變“凈能量增益”，理論上驗證了核聚變商業(yè)化的可能性。

據核聚變工業(yè)協會（FIA）統計，全球有超30家公司正致力于實現核聚變的商業(yè)化，目前這些公司已共計獲得了超50億美元的融資。

中國國內具有代表性的兩家聚變商業(yè)公司為能量奇點和星環(huán)聚能。

能量奇點成立于2021年6月，是中國首家聚變能源商業(yè)公司，業(yè)務聚焦于開發(fā)高磁場、高參數、緊湊型高溫超導托卡馬克裝置等。

能量奇點在2022年4月表示，未來兩年將實施第一步發(fā)展戰(zhàn)略，研發(fā)和建設全球首臺基于全高溫超導磁體的緊湊型托卡馬克實驗裝置。

星環(huán)聚能是清華大學工程物理系核能所聚變團隊通過成果轉化孵化的一家企業(yè)，成立于2021年10月。

星環(huán)聚能的聚變能開發(fā)路線為基于高約束性能的高溫超導強磁場球形托卡馬克，使用磁重聯高效地加熱等離子體至發(fā)生聚變反應，并以類似內燃機的方式多沖程運行，持續(xù)輸出聚變能。

該公司表示，這條技術路線的設計極大地簡化了聚變堆的結構，顯著提升聚變堆的經濟性，降低運營聚變電站的復雜度和難度，具有非常突出的商用優(yōu)勢。