![]()
央視新聞 1 月 27 日報道:我國科研團(tuán)隊成功研制出中心磁場強(qiáng)度達(dá) 35.6 特斯拉的全超導(dǎo)磁體,這一成果刷新了全球全超導(dǎo)磁體的最高磁場紀(jì)錄,標(biāo)志著我國在強(qiáng)磁場技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從跟跑到領(lǐng)跑的跨越。
![]()
先梳理一下時間線
- 1951 年:蘇聯(lián)物理學(xué)家塔姆與薩哈羅夫提出托卡馬克裝置原理,核心就是利用環(huán)形強(qiáng)磁場約束等離子體,這是核聚變與強(qiáng)磁場技術(shù)綁定的起點。
- 1958 年:國際核聚變研究開始公開合作,各國紛紛啟動托卡馬克實驗,超導(dǎo)磁體被認(rèn)為是未來約束等離子體的關(guān)鍵技術(shù)。
- 1968 年:蘇聯(lián) T-3 托卡馬克裝置實現(xiàn)遠(yuǎn)超預(yù)期的等離子體約束效果,證明強(qiáng)磁場是可控核聚變的核心支撐。
- 1988 年:美國建成 32 特斯拉混合磁體(部分超導(dǎo) + 部分常規(guī)導(dǎo)體),保持全超導(dǎo)磁體最高磁場紀(jì)錄長達(dá) 23 年,為核聚變磁體設(shè)計提供了重要參考。
- 1991 年:歐洲 JET 裝置首次實現(xiàn)核聚變能量增益(Q 值 > 1也就是輸出電力大于輸入電力),其磁體系統(tǒng)采用低溫超導(dǎo)技術(shù),驗證了超導(dǎo)磁體在大型聚變裝置中的可行性。
- 2006 年:國際熱核聚變實驗堆(ITER)項目正式啟動,計劃采用低溫超導(dǎo)磁體產(chǎn)生 13 特斯拉磁場,是目前全球規(guī)模最大的核聚變裝置。
- 2020 年:中國 “人造太陽” EAST 裝置實現(xiàn) 1.2 億攝氏度等離子體運行 1056 秒,其磁體系統(tǒng)采用全超導(dǎo)技術(shù),為后續(xù)裝置積累了關(guān)鍵經(jīng)驗。
- 2026 年 1 月:中國研制成功 35.6 特斯拉全超導(dǎo)磁體,刷新全球紀(jì)錄,其高溫超導(dǎo)復(fù)合技術(shù)可直接應(yīng)用于下一代核聚變堆磁體設(shè)計,為實現(xiàn)更高約束效率、更低運行成本提供了可能。
一、打破 23 年紀(jì)錄,把 “磁場標(biāo)尺” 拉到新高度
在這之前,全球穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場的最高紀(jì)錄是32特斯拉,由美國國家強(qiáng)磁場實驗室保持了 23 年。中國團(tuán)隊這一次直接打破記錄,提升到 35.6 特斯拉,就相當(dāng)于把醫(yī)院常用的 3T 核磁共振設(shè)備的磁場強(qiáng)度提高了近 12 倍,是地球磁場的 70 多萬倍,成為全球最強(qiáng)。
為什么這臺磁體能夠?qū)崿F(xiàn)這樣驚人的磁場呢?核心就在于它采用了 “高溫超導(dǎo)內(nèi)插磁體 + 低溫超導(dǎo)外磁體” 的復(fù)合結(jié)構(gòu)。其中高溫超導(dǎo)材料負(fù)責(zé)提供核心的高強(qiáng)度磁場,而低溫超導(dǎo)材料則構(gòu)建穩(wěn)定的外層支撐,在 - 269℃的接近絕對零度的極寒環(huán)境下,讓整個系統(tǒng)在保持 35 毫米的實用口徑同時,還實現(xiàn)了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國際水平的磁場強(qiáng)度。
作為對比,美國的 32 特斯拉磁體還非常依賴常規(guī)導(dǎo)體,這樣就導(dǎo)致能耗會更高,同時磁場穩(wěn)定性也不如全超導(dǎo)方案。日本、德國等國也有同類裝置,但是目前最高只有 27 特斯拉左右。
這就意味著,中國在全超導(dǎo)磁體領(lǐng)域已實現(xiàn)從 “跟跑” 到 “領(lǐng)跑” 的跨越。
![]()
二、不止是 “大國重器”,更是科研的 “超級顯微鏡”
估計有很多人會好奇,這個 “看不見摸不著” 的強(qiáng)磁場到底有什么用呢?
舉個簡單的例子來說,它就像是一把能夠深入到物質(zhì)內(nèi)部的 “超級顯微鏡”,以后能夠為物質(zhì)科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)和核聚變研究提供核心支撐:
在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域,研究人員可以用它觀察量子材料的電子行為,探索高溫超導(dǎo)的本質(zhì);
在材料科學(xué)中,強(qiáng)磁場能夠調(diào)控晶體生長,幫助科學(xué)家們研發(fā)新一代半導(dǎo)體和儲能材料;
在生命科學(xué)里,它能夠讓核磁共振成像的分辨率達(dá)到原子級別,就有可能微解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、攻克疑難病癥提供關(guān)鍵工具;
在核聚變研究中,它的技術(shù)突破更具有關(guān)鍵價值,下面接著說說。
最近何院士,在一檔自媒體頻道里面吐槽中國科學(xué)家搞核聚變發(fā)電,吐槽托卡馬克路線這條路線行不通,還說核聚變發(fā)電發(fā)展存在過度宣傳,讓人們覺得馬上就要突破了,同時強(qiáng)烈反對盲目巨額投入,可能會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失同時擠壓其他能源研發(fā)資源;在網(wǎng)上,已經(jīng)掀起不少的波瀾,也有一些專業(yè)博主針對何院士的言論做了逐一駁斥;
![]()
今天講講核聚變發(fā)電的核心挑戰(zhàn),也是何院士提出來不可能解決的難題之一,但是已經(jīng)有突破了!就是用強(qiáng)磁場約束超高溫等離子體,讓其在密閉空間內(nèi)持續(xù)發(fā)生聚變反應(yīng)。35.6 特斯拉全超導(dǎo)磁體的技術(shù)突破,將從三個方面推動核聚變實用化進(jìn)程:
![]()
提升約束效率:更高強(qiáng)度的磁場可以更加緊湊地約束等離子體,同時減少能量損失,讓聚變裝置在更小體積下實現(xiàn)更高的能量增益,為未來商用核聚變堆的小型化提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
降低運行成本:全超導(dǎo)設(shè)計的能耗僅僅只有傳統(tǒng)混合磁體的 1/10,能夠大幅降低核聚變裝置的長期運行成本,這是核聚變發(fā)電從實驗室走向商業(yè)化的關(guān)鍵前提。
驗證材料極限:全超導(dǎo)磁體在極端條件下的穩(wěn)定運行,能夠在未來為核聚變堆所需的超導(dǎo)材料、耐輻照材料提供重要的測試平臺,同時加速核心材料的迭代升級。
雖然這臺 35.6 特斯拉磁體是為基礎(chǔ)研究設(shè)計的小型裝置,但它驗證的高溫超導(dǎo)復(fù)合磁體技術(shù),可直接應(yīng)用于未來核聚變裝置的大型磁體系統(tǒng),為我國 “人造太陽” 項目和商用核聚變堆的研發(fā)提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。
三、網(wǎng)友熱評:從 “卡脖子” 到 “攥手心” 的底氣
這條新聞迅速登上熱搜,網(wǎng)友的評論充滿了自豪與期待:
“基礎(chǔ)科學(xué)強(qiáng),國家才真的強(qiáng)!”
“這就是硬核浪漫吧,用磁場丈量宇宙,用技術(shù)守護(hù)未來。”
“以后發(fā)頂級期刊就不用看別人臉色了,我們自己有了‘王牌設(shè)備’。”
“希望早日用到更精準(zhǔn)的核磁共振,給家人更安心的醫(yī)療保障。”
“希望這技術(shù)用到核聚變上,咱們離‘無限清潔能源’又近了一大步!”
當(dāng)然,也有不少理性的聲音:“紀(jì)錄是用來打破的,我們還要繼續(xù)迭代技術(shù),最終將領(lǐng)先優(yōu)勢變成商業(yè)成果。
四、我們的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
在國際對比中,中國的方案有非常明顯的優(yōu)勢:全超導(dǎo)設(shè)計能讓磁體的能耗減少到傳統(tǒng)混合磁體的 1/10,運行成本大幅降低;35 毫米的大口徑也能夠適配多學(xué)科實驗需求。但是我們也面臨高溫超導(dǎo)材料量產(chǎn)、磁體長期穩(wěn)定運行等等挑戰(zhàn)。
即使到了全球最強(qiáng)的35.6 特斯拉,但這也不是終點,而是一個新的起點。它讓我們看到了基礎(chǔ)科學(xué)突破對國家發(fā)展的意義。就像網(wǎng)友評論:“今天的‘黑科技’,明天的‘生產(chǎn)力’。” 這臺磁體將在未來數(shù)十年甚至更久的時間里,將會為人類探索未知世界、實現(xiàn)清潔能源夢想提供強(qiáng)大的中國力量。
高贊文章推薦
荷蘭封禁安世中國團(tuán)隊賬號,不排除緊急情況下切斷系統(tǒng)資金!聞泰回應(yīng):不得不采取自救!網(wǎng)友:這是被搶了300多億啊!
楊振寧直言自己一生中最重要的貢獻(xiàn):是幫中國人克服了自己不如人的心理!網(wǎng)友:偉大的科學(xué)巨匠
黃仁勛自曝英偉達(dá)在中國市場跌到0%,難以想象美國政策制定者會認(rèn)為失去全球最大的市場之一是一個明智選擇!
小米SU7成都事故后,雷軍首次現(xiàn)身演講!盡顯低調(diào),彈幕很多“雷總好久不見,想你了雷總,雷總加油”
印尼國防部長確認(rèn):將采購中國殲-10戰(zhàn)斗機(jī)!網(wǎng)友:金杯銀杯不如巴印空戰(zhàn)實戰(zhàn)口碑
英國物理學(xué)會主席:中國極有可能成為全球首個核聚變發(fā)電的國家!美國已經(jīng)放棄應(yīng)對氣候變化
解說激動不已:星艦從4000公里時速剎到瞬間懸停!網(wǎng)友:big膽,致敬雷軍
查理·芒格:除了跟中國開展相對自由的貿(mào)易,我們別無選擇,強(qiáng)國更替、中國崛起是自然規(guī)律,何必惱火?
美經(jīng)濟(jì)學(xué)家薩克斯:美國正試圖損害中國經(jīng)濟(jì),通過關(guān)稅、技術(shù)禁令、全面信息戰(zhàn)圍堵中國這些招數(shù),注定失敗!
美媒稱臺積電因芯片含中國稀土,無法向美國出售任何半導(dǎo)體芯片!網(wǎng)友:正當(dāng)之舉,豈容歪曲
印度出息了!莫迪宣布將派空軍教員赴英國擔(dān)任英皇家空軍教練!網(wǎng)友:日不落帝國沒落成這樣了?
特斯拉FSD落地緩慢,馬斯克說是因為中國車企阻撓!網(wǎng)友:全球都驗證了不行,潑臟水給中國第一名
![]()
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布,本平臺僅提供信息存儲服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.