氢原子百科 
洪荒70托卡马克装置主机系统（HH-70主机系统），是全高温超导托卡马克装置，该装置由能量奇点设计、研发和建设，总体安装由中国核工业第五建设有限公司承建施工。[2][1]
能量奇点独立研发的洪荒70托卡马克装置主机系统，是一台直径3米左右的原型机。装置的全部磁体系统，包括环向场线圈、极向场线圈和中心螺线管（CS）线圈，均采用高温超导材料建造。[3]2022年，能量奇点与上海电气核电集团签署协议，就洪荒70托卡马克主机加工定制达成合作。[2]2023年8月15日，洪荒70高温超导托卡马克装置总体安装正式启动。[4]计划于2023年底建成运行。[5]
洪荒70托卡马克装置主机系统建成后，目标是在完整装置层面验证高温超导托卡马克技术路线的工程可行性。[3][1]2023年10月7日，全球首台全高温超导托卡马克装置HH-70主机系统发运仪式暨新一代主机系统合作协议签订仪式在上海电气核电集团举行。[1]2024年6月18日，洪荒70托卡马克装置成功实现等离子体放电。[6]2026年2月2日，能量奇点宣布，洪荒70高温超导托卡马克在第5755次实验中，成功实现了1337秒稳态长脉冲等离子体运行，这是全球首个商业公司研发建造的核聚变装置，成功实现了千秒量级的等离子体电流长脉冲运行。[7]
研究历程
2022年12月26日，能量奇点与上海电气核电集团签署协议，就洪荒70托卡马克主机加工定制达成合作，上海电气核电集团将作为托卡马克装置主机系统关键设备供应商，为能量奇点定制加工洪荒70托卡马克主机系统三大关键设备：真空室、杜瓦和冷屏。[2]
2023年8月15日，洪荒70高温超导托卡马克装置总体安装正式启动。洪荒70由能量奇点设计、研发和建设，总体安装由中国核工业第五建设有限公司承建施工。双方团队将密切合作，共同确保洪荒70装置总装尽快顺利完工。[5]8月17日，能量奇点官方宣布，洪荒70高温超导托卡马克装置最大尺寸磁体PF4（第4号极向场线圈）研制完成。据介绍，PF4直径约3米，是洪荒70托卡马克所有26个磁体中尺寸最大的，也是中国目前尺寸最大的高温超导托卡马克磁体。能量奇点表示，洪荒70高温超导托卡马克装置总体安装正式启动，计划于2023年底建成运行。[4]
2023年10月7日，全球首台全高温超导托卡马克装置HH-70主机系统发运仪式暨新一代主机系统合作协议签订仪式在上海电气核电集团有限公司成功举行。[1]
2024年1月，由中核五公司承建施工的高温超导托卡马克洪荒70装置总装项目，顺利完成12组环向场（TF）磁体与真空室、内冷屏成功套装成环。
2024年6月18日，全球首台由商业公司研发建设的洪荒70托卡马克装置成功实现等离子体放电。[6]
2026年1月6日下午，洪荒70在第5319次实验中成功实现了120秒稳态长脉冲等离子体运行。[7]该实验结果标志着洪荒70已经具备可靠的长脉冲运行能力，进一步验证了高温超导托卡马克的工程可靠性和运行稳定性。这也是全球首次，由一家商业公司研发建造的核聚变装置，成功实现了百秒量级的等离子体电流长脉冲运行。同时，能量奇点表示，在洪荒70的后续实验中启动基于AI的等离子体实时控制系统，以期获得更好的实验结果。[8]1月19日，能量奇点宣布，洪荒70在第5609次实验中成功实现了335秒稳态长脉冲等离子体运行。2月2日，能量奇点宣布，洪荒70高温超导托卡马克在第5755次实验中，成功实现了1337秒稳态长脉冲等离子体运行，这主要得益于其基于AI的等离子体反馈控制技术不断优化。这是全球首个商业公司研发建造的核聚变装置，成功实现了千秒量级的等离子体电流长脉冲运行。洪荒70实现了千秒量级的等离子体电流长脉冲运行，是工程调试中的阶段性进展。[7]
装置创新性
相关原理
20世纪50年代初，苏联科学家提出了磁约束的概念，并于1954年建成了第一个磁约束装置。这就是托卡马克(Tokamak)，它是俄语“磁线圈环形真空室”的缩写。
托卡马克这个词是转写俄语单词токамак，是一个缩写： 它的名字Tokamak来源于环形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnit）、线圈（kotushka）。指的是“带有电磁线圈的环形真空室”。[9]
托卡马克最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的物理学家伊戈尔·塔姆，安德烈·萨哈罗夫，和列夫·阿齐莫维齐等人在1950年代发明的，如今已在世界范围内被采用，成为最有前景的磁约束核聚变装置。它的中央是一个环形真空，外面围绕着线圈。通电时其内部会产生巨大螺旋形磁场，将其中的等离子体加热到很高温度，以达到受控核聚变的目的。[9]
托卡马克装置的环形设计是其主要结构特征，首先向环形真空室内充入一定气体，在微波等预电离手段的作用下，产生少量离子，然后通过感应或者微波、中性束注入等方式，激发并维持一个强大的环形等离子体电流。这个等离子体电流与外面的线圈电流一起，产生一定的螺旋型磁场，将其中的等离子体约束住，并使其与外界尽可能地绝热。这样，等离子体才能被感应、中性束、离子回旋共振、电子回旋共振、低杂波等方式加热到上亿度的高温，以达到核聚变的目的。[9]
结构及特点
能量奇点独立研发的洪荒70托卡马克装置主机系统，是一台直径3米左右的原型机。“洪荒70”装置的全部磁体系统，包括环向场（TF）线圈、极向场（PF）线圈和中心螺线管（CS）线圈，均采用高温超导材料建造。[3]
洪荒70高温超导托卡马克装置最大尺寸磁体PF4（第4号极向场线圈）直径约3米，是洪荒70托卡马克所有26个磁体中尺寸最大的，也是中国目前尺寸最大的高温超导托卡马克磁体。PF磁体的主要功能包括驱动等离子体电流和稳定等离子体位形。6个PF磁体将和另外8个CS磁体一起提供洪荒70的极向磁场。[4]
应用
核聚变是太阳和恒星的能量来源。在这些星体核心的巨大热量和重力下，氢原子核相互碰撞，聚合成更重的氦原子，并在此过程中释放出大量能量。[10]
20世纪的聚变科学确定了实验室环境中最有效的核聚变反应是两个氢同位素氘和氚之间的反应。在实验室中实现聚变必须满足3个条件：极高的温度、足够的等离子体粒子密度以及足够的限制时间。在托卡马克装置内部，在极高的热量和压力的影响下，气态氢燃料变成了等离子体，该环境为氢原子发生核聚变并产生能量创造了条件。[10]
托卡马克装置是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形装置。它的中央是一个环形真空，外面围绕着线圈。通电时其内部会产生巨大螺旋形磁场，将其中的等离子体加热到很高温度，以达到受控核聚变的目的。[10]
研究意义
洪荒70托卡马克装置主机系统建成后，目标是在完整装置层面验证高温超导托卡马克技术路线的工程可行性以及运行过程中的安全性与磁体的鲁棒性，并探索适用于下一台先进托卡马克装置的电流驱动手段。[3][1]
参考资料 10
- 全球首台全高温超导托卡马克装置HH-70主机系统发运 — 中国核电网
- 能量奇点与上海电气核电集团就洪荒70托卡马克主机系统关键设备达成合作 — 能量奇点
- 聚变能源公司“能量奇点”Pre-A轮融资近4亿，米哈游继续追加投资 — 澎湃新闻
- 米哈游出手核聚变！能量奇点洪荒70托卡马克最大尺寸磁体完成研制
- 洪荒70高温超导托卡马克总体安装正式启动 — 能量奇点
- 米哈游投资的人造太阳启动了 — 大河财立方-哔哩哔哩
- 全球首个！上海“人造太阳”又破纪录了｜国家未来产业地图 — 百家号
- 120秒稳态运行！我国核聚变再现突破 行业催化密集释放 — 今日头条
- 在地球上“种太阳”：一文读懂核聚变和ITER的前世今生 — 澎湃新闻
- 科普: 国际热核聚变实验堆为“何方神物” — 新华网