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2025年11月19日，英国托卡马克能源公司（Tokamak Energy）官宣其研发的Demo4高温超导（HTS）磁体系统，在牛津郊外总部测试中首次实现聚变发电厂级磁场，以11.8特斯拉磁场强度、700万安培中心柱电流的核心数据。短短一个月，Tokamak Energy又传来新的突破消息。Tokamak Energy创纪录实现11.8T聚变电厂级磁场。
2025年12月19日，Tokamak Energy宣布，其位于牛津郡总部的紧凑型球形托卡马克装置ST40，在启动重大升级项目前一举创造等离子体电流、储能及聚变三重乘积三项性能新纪录，为全球清洁、无限聚变能源研发注入关键动力。
一、核心突破：三项纪录的深远意义
ST40装置此次刷新了三项关键性能指标，每一项都是衡量聚变装置性能迈向商业可行性的重要基石。
- 等离子体电流突破1兆安培（MA）：对于ST40这类紧凑型球形托卡马克而言，在相对较小的体积内实现兆安级等离子体电流，证明了其磁场约束等离子体的能力达到了一个新高度。更强的等离子体电流意味着可以产生更强的极向磁场，从而更有效地约束高温等离子体，这是未来实现α粒子（聚变反应的产物）有效约束的关键一步。
- 聚变三重积提升约33%：聚变三重积（nτT，即等离子体密度、能量约束时间和温度的乘积）是判断等离子体是否达到点火条件（即聚变反应自持进行）的核心判据。ST40将此前约6±2×10¹⁸ m⁻³·keV·s的三重积提升至8±2×10¹⁸ m⁻³·keV·s，继续保持着私营托卡马克装置的最高纪录。这一进步是在H模（高约束模式） 下实现的，表明其等离子体的能量约束性能得到了显著改善。
- 等离子体储能近乎翻倍：在仅约1立方米的紧凑等离子体体积内，储能水平的大幅提升直观地展示了高场球形托卡马克路线的高能量密度特性。这意味着未来有可能以更小的装置规模产生可观的能量，对于降低聚变电站的建设和运营成本至关重要。
二、突破背后的技术支撑
纪录的刷新并非偶然，它依赖于精准的控制技术和持续的硬件升级。
- 实时控制系统的关键作用：此次实验成功应用了名为RT-GSFit的新型实时平衡重建软件。它能够以毫秒级（kHz频率）的分辨率实时重建等离子体的形状，并立即反馈给控制系统。这就像给ST40装上了一双高速而敏锐的“眼睛”，使得在高达1兆安培的极端参数下，依然能实现对等离子体形状的精确控制，保障了放电的稳定性。
- 持续的激光诊断技术升级：根据该公司之前的规划，他们一直在开发和应用先进的激光诊断技术，例如汤姆逊散射系统和色散干涉仪。这些技术能精确测量等离子体的密度和温度，为理解和优化等离子体行为提供了关键数据，是持续提升装置性能的基础。
三、未来规划：LEAPS锂壁升级项目
此次破纪录实验结束后，ST40已暂停运行，正式启动下一阶段的LEAPS（锂蒸发技术用于ST40面向等离子体部件升级）项目。
- 合作与投资：该项目耗资5200万美元，是美国能源部（DOE）与英国能源安全与净零排放部（DESNZ）合作的一部分。
- 核心技术：将借鉴普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的研究成果，利用锂蒸发技术在所有面向等离子体的部件表面覆盖一层锂涂层。
- 预期目标：锂壁技术有望减少燃料再循环、抑制杂质、提高等离子体纯度与稳定性，从而进一步延长脉冲长度并提升约束性能。这标志着ST40的研究重点正从验证物理原理，转向解决与长脉冲稳态运行相关的关键工程挑战。
Tokamak Energy的这次突破，有力地证明了“球形托卡马克+高温超导磁体” 这条技术路线的巨大潜力。它通过紧凑的设计和强磁场，以相对较小的规模和成本，实现了接近传统大型托卡马克的性能指标，为聚变能源的快速迭代和商业化探索了一条富有吸引力的路径。
参考链接：
- https://tokamakenergy.com/2025/12/19/knockout-results-from-tokamak-energys-record-breaking-st40-ends-2025-on-a-high/