35.6特斯拉，全球最強(qiáng)！打破23年紀(jì)錄，中國(guó)科學(xué)家做出全超導(dǎo)磁體

央視新聞 1 月 27 日?qǐng)?bào)道：我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)成功研制出中心磁場(chǎng)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(chǎng)紀(jì)錄，標(biāo)志著我國(guó)在強(qiáng)磁場(chǎng)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(shí)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(chǎng)約束等離子體，這是核聚變與強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)綁定的起點(diǎn)。
• 1958 年：國(guó)際核聚變研究開始公開合作，各國(guó)紛紛啟動(dòng)托卡馬克實(shí)驗(yàn)，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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超預(yù)期的等離子體約束效果，證明強(qiáng)磁場(chǎng)是可控核聚變的核心支撐。
• 1988 年：美國(guó)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(chǎng)紀(jì)錄長(zhǎng)達(dá) 23 年，為核聚變磁體設(shè)計(jì)提供了重要參考。
• 1991 年：歐洲 JET 裝置首次實(shí)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(yàn)證了超導(dǎo)磁體在大型聚變裝置中的可行性。

• 2006 年：國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）項(xiàng)目正式啟動(dòng)，計(jì)劃采用低溫超導(dǎo)磁體產(chǎn)生 13 特斯拉磁場(chǎng)，是目前全球規(guī)模最大的核聚變裝置。
• 2020 年：中國(guó) “人造太陽” EAST 裝置實(shí)現(xiàn) 1.2 億攝氏度等離子體運(yùn)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(yàn)。
• 2026 年 1 月：中國(guó)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(jì)，為實(shí)現(xiàn)更高約束效率、更低運(yùn)行成本提供了可能。

在這之前，全球穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)的最高紀(jì)錄是32特斯拉，由美國(guó)國(guó)家強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室保持了 23 年。中國(guó)團(tuán)隊(duì)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(chǎng)強(qiáng)度提高了近 12 倍，是地球磁場(chǎng)的 70 多萬倍，成為全球最強(qiáng)。

為什么這臺(tái)磁體能夠?qū)崿F(xiàn)這樣驚人的磁場(chǎng)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(chǎng)，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(duì)零度的極寒環(huán)境下，讓整個(gè)系統(tǒng)在保持 35 毫米的實(shí)用口徑同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國(guó)際水平的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

作為對(duì)比，美國(guó)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(huì)更高，同時(shí)磁場(chǎng)穩(wěn)定性也不如全超導(dǎo)方案。日本、德國(guó)等國(guó)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(guó)在全超導(dǎo)磁體領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)從 “跟跑” 到 “領(lǐng)跑” 的跨越。

二、不止是 “大國(guó)重器”，更是科研的 “超級(jí)顯微鏡”

估計(jì)有很多人會(huì)好奇，這個(gè) “看不見摸不著” 的強(qiáng)磁場(chǎng)到底有什么用呢？

舉個(gè)簡(jiǎn)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(jí)顯微鏡”，以后能夠?yàn)槲镔|(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(chǎng)能夠調(diào)控晶體生長(zhǎng)，幫助科學(xué)家們研發(fā)新一代半導(dǎo)體和儲(chǔ)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(jí)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(jià)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(guó)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(shí)強(qiáng)烈反對(duì)盲目巨額投入，可能會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失同時(shí)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(duì)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(chǎng)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(gè)方面推動(dòng)核聚變實(shí)用化進(jìn)程：

1. 提升約束效率：更高強(qiáng)度的磁場(chǎng)可以更加緊湊地約束等離子體，同時(shí)減少能量損失，讓聚變裝置在更小體積下實(shí)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)。

2. 降低運(yùn)行成本：全超導(dǎo)設(shè)計(jì)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(zhǎng)期運(yùn)行成本，這是核聚變發(fā)電從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化的關(guān)鍵前提。

3. 驗(yàn)證材料極限：全超導(dǎo)磁體在極端條件下的穩(wěn)定運(yùn)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(cè)試平臺(tái)，同時(shí)加速核心材料的迭代升級(jí)。

雖然這臺(tái) 35.6 特斯拉磁體是為基礎(chǔ)研究設(shè)計(jì)的小型裝置，但它驗(yàn)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(guó) “人造太陽” 項(xiàng)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(píng)：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(píng)論充滿了自豪與期待：

• “基礎(chǔ)科學(xué)強(qiáng)，國(guó)家才真的強(qiáng)！”

• “這就是硬核浪漫吧，用磁場(chǎng)丈量宇宙，用技術(shù)守護(hù)未來。”

• “以后發(fā)頂級(jí)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(shì)變成商業(yè)成果。

四、我們的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

在國(guó)際對(duì)比中，中國(guó)的方案有非常明顯的優(yōu)勢(shì)：全超導(dǎo)設(shè)計(jì)能讓磁體的能耗減少到傳統(tǒng)混合磁體的 1/10，運(yùn)行成本大幅降低；35 毫米的大口徑也能夠適配多學(xué)科實(shí)驗(yàn)需求。但是我們也面臨高溫超導(dǎo)材料量產(chǎn)、磁體長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)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(diǎn)，而是一個(gè)新的起點(diǎn)。它讓我們看到了基礎(chǔ)科學(xué)突破對(duì)國(guó)家發(fā)展的意義。就像網(wǎng)友評(píng)論：“今天的‘黑科技’，明天的‘生產(chǎn)力’。” 這臺(tái)磁體將在未來數(shù)十年甚至更久的時(shí)間里，將會(huì)為人類探索未知世界、實(shí)現(xiàn)清潔能源夢(mèng)想提供強(qiáng)大的中國(guó)力量。

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