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【导语】中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）近日取得重大突破，成功实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，刷新世界纪录。这一成就标志着中国在核聚变能源研究领域迈出重要一步，从基础科学向工程实践实现重大跨越。本文将深入探讨EAST的进展、核聚变未来应用前景以及中国在核聚变领域的实力与贡献。

走进中国“人造太阳”诞生地

中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）1月20日取得重大突破，成功实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，再次刷新了托卡马克装置高约束模运行的世界纪录。近日《环球时报》记者走进中国科学院合肥物质院等离子体物理研究所，就EAST的进展、核聚变未来应用前景等问题专访了该所副所长徐国盛。

位于合肥的全超导托卡马克核聚变实验装置。（视觉中国）

“亿(yì)度(dù)千(qiān)秒(miǎo)”世(shì)界(jiè)纪(jì)录(lù)背(bèi)后(hòu)的(de)15万(wàn)次(cì)实(shí)验(yàn)

徐(xú)国(guó)盛(shèng)向(xiàng)《环(huán)球(qiú)时(shí)报(bào)》记(jì)者(zhě)介(jiè)绍(shào)称(chēng)，可(kě)控(kòng)核(hé)聚(jù)变(biàn)被(bèi)视(shì)为(wèi)“终(zhōng)极(jí)能(néng)源(yuán)”，其(qí)原(yuán)理(lǐ)是(shì)模(mó)拟(nǐ)太(tài)阳(yáng)内(nèi)部(bù)反(fǎn)应(yīng)，通(tōng)过(guò)氘(dāo)、氚(chuān)等(děng)轻(qīng)元(yuán)素(sù)聚(jù)变(biàn)稳(wěn)定(dìng)释(shì)放(fàng)能(néng)量(liàng)。与(yǔ)核(hé)裂(liè)变(biàn)相(xiāng)比(bǐ)，聚(jù)变(biàn)能(néng)原(yuán)料(liào)近(jìn)乎(hu)无(wú)限(xiàn)（一(yī)升(shēng)海(hǎi)水(shuǐ)可(kě)提(tí)取(qǔ)的(de)氘(dāo)，通(tōng)过(guò)核(hé)聚(jù)变(biàn)反(fǎn)应(yīng)产(chǎn)生(shēng)的(de)能(néng)量(liàng)相(xiāng)当(dāng)于(yú)300升(shēng)汽(qì)油(yóu)燃(rán)烧(shāo)产(chǎn)生(shēng)的(de)能(néng)量(liàng)），且(qiě)无(wú)放(fàng)射(shè)性(xìng)污(wū)染(rǎn)，生(shēng)成(chéng)物(wù)是(shì)无(wú)害(hài)的(de)氦(hài)。而(ér)托(tuō)卡(kǎ)马(mǎ)克(kè)装(zhuāng)置(zhì)是(shì)实(shí)现(xiàn)可(kě)控(kòng)核(hé)聚(jù)变(biàn)的(de)重(zhòng)要(yào)方(fāng)向(xiàng)之(zhī)一(yī)。中(zhōng)国(guó)“人(rén)造(zào)太(tài)阳(yáng)”是(shì)世(shì)界(jiè)首(shǒu)个(gè)非(fēi)圆(yuán)截(jié)面(miàn)全超(chāo)导(dǎo)托(tuō)卡(kǎ)马(mǎ)克(kè)装(zhuāng)置(zhì)，研(yán)究(jiū)长(zhǎng)脉(mài)冲(chōng)、高(gāo)约(yuē)束(shù)、稳(wěn)态(tài)运(yùn)行(xíng)条(tiáo)件(jiàn)下(xià)的(de)聚(jù)变(biàn)堆(duī)物(wù)理(lǐ)和(hé)工(gōng)程(chéng)技(jì)术(shù)，包(bāo)含(hán)超(chāo)过(guò)200多(duō)项(xiàng)自(zì)主创(chuàng)新(xīn)的(de)核(hé)心(xīn)技(jì)术(shù)。

徐(xú)国(guó)盛(shèng)表(biǎo)示(shì)，托(tuō)卡(kǎ)马(mǎ)克(kè)装(zhuāng)置(zhì)的(de)运(yùn)行(xíng)原(yuán)理(lǐ)是(shì)利(lì)用(yòng)强(qiáng)磁(cí)场(chǎng)来(lái)约(yuē)束(shù)高(gāo)温(wēn)的(de)等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)。但(dàn)要(yào)想(xiǎng)长(zhǎng)时(shí)间(jiān)维(wéi)持(chí)等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)稳(wěn)定(dìng)，需(xū)要(yào)在(zài)技(jì)术(shù)层(céng)面(miàn)克(kè)服(fú)诸(zhū)多(duō)挑(tiāo)战(zhàn)。首(shǒu)先(xiān)，等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)在(zài)1000秒(miǎo)的(de)时(shí)间(jiān)尺(chǐ)度(dù)内(nèi)必(bì)须(xū)保(bǎo)持(chí)高(gāo)度(dù)稳(wěn)定(dìng)，控(kòng)制(zhì)精(jīng)度(dù)需(xū)达(dá)到(dào)毫(háo)秒(miǎo)、毫(háo)米(mǐ)量(liàng)级(jí)。一(yī)旦(dàn)控(kòng)制(zhì)不(bù)稳(wěn)定(dìng)，等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)就(jiù)会(huì)烧(shāo)坏(huài)装(zhuāng)置(zhì)的(de)部(bù)件(jiàn)。因(yīn)为(wèi)EAST装(zhuāng)置(zhì)面(miàn)对(duì)等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)的(de)内(nèi)壁(bì)材(cái)料(liào)虽(suī)然(rán)选(xuǎn)用(yòng)了(le)熔(róng)点(diǎn)3000多(duō)度(dù)的(de)耐(nài)高(gāo)温(wēn)金(jīn)属(shǔ)，但(dàn)面(miàn)对(duì)被(bèi)加(jiā)热(rè)到(dào)1亿(yì)摄(shè)氏(shì)度(dù)以(yǐ)上(shàng)的(de)等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)，一(yī)旦(dàn)发(fā)生(shēng)接(jiē)触(chù)，内(nèi)壁(bì)就(jiù)会(huì)迅(xùn)速(sù)熔(róng)化(huà)。所(suǒ)以(yǐ)必(bì)须(xū)长(zhǎng)时(shí)间(jiān)精(jīng)准(zhǔn)控(kòng)制(zhì)等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)，使(shǐ)其(qí)不(bù)接(jiē)触(chù)内(nèi)壁(bì)材(cái)料(liào)，才(cái)能(néng)维(wéi)持(chí)长(zhǎng)时(shí)间(jiān)运(yùn)行(xíng)。这(zhè)就(jiù)要(yào)求(qiú)磁(cí)测(cè)量(liàng)信(xìn)号(hào)积(jī)分(fēn)器(qì)测(cè)量(liàng)时(shí)，在(zài)1000秒(miǎo)内(nèi)漂(piào)移(yí)极(jí)低(dī)，以(yǐ)确(què)保(bǎo)控(kòng)制(zhì)精(jīng)度(dù)。

其(qí)次(cì)，主动(dòng)冷(lěng)却(què)是(shì)EAST装(zhuāng)置(zhì)一(yī)大特色技术。徐国盛介绍说，等离子体运行时内壁材料表面温度较高，如果不能及时将热量带走，内壁材料也会超过熔点熔化，导致等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)整(zhěng)体(tǐ)“熄(xī)灭(miè)”。因(yīn)此(cǐ)，必(bì)须(xū)及(jí)时(shí)将(jiāng)热(rè)量(liàng)排(pái)走(zǒu)，未(wèi)来(lái)反(fǎn)应(yīng)堆(duī)也(yě)必(bì)须(xū)做(zuò)到(dào)这(zhè)一(yī)点(diǎn)。

中(zhōng)国(guó)EAST装(zhuāng)置(zhì)在(zài)今(jīn)年1月刷新了“亿度千秒”的世界纪录后，徐国盛回顾说：“从60秒到100秒，再到200秒、300秒、403秒，最后到1066秒。每一次都是一个里程碑，22轮物理实验，我们实验了整整15万次。成为开路者是非常困难的。”

从基础科学向工程实践的重大跨越

在被问到如何看待中国EAST装置刷新的“亿度千秒”世界纪录时，徐国盛表示：“目前全世界都在讨论在全金属壁条件下，等离子体能否实现400-3000秒的运行。温度和密度以及约束时间三者乘积也被称为‘聚变三乘积’，缺一不可，我国此次的‘亿度千秒’不仅极大地增强了国际社会对聚变能源实现的信心，也为相关研究提供了关键数据支持。目前，仅中国实现了这一突破，向全世界展现了中国在核聚变领域的强大实力。”

“亿度千秒”的实现还标志着中国聚变能源研究从基础科学向工程实践的重大跨越。EAST的成功运行不仅是中国核聚变研究的重大突破，也在国际核聚变领域产生了深远影响。法国正在建造的国际热核聚变实验堆（ITER）是当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程项目之一，中国是其成员国之一。徐国盛介绍说，中国不仅承担了ITER计划中约9%的核心部件研制任务，更通过EAST为ITER提供了长脉冲运行(xíng)的(de)关键数(shù)据(jù)。中(zhōng)国(guó)承(chéng)担(dān)的(de)ITER任(rèn)务(wu)100%一(yī)次(cì)性(xìng)通(tōng)过(guò)国(guó)际(jì)评(píng)估(gū)，交(jiāo)付(fù)进(jìn)度(dù)和(hé)质(zhì)量(liàng)100%满(mǎn)足(zú)所(suǒ)需(xū)要(yào)求(qiú)，在(zài)七(qī)方(fāng)成员中创造多项第一。4月11日，由中国自主制造的最后一根校正场线圈内馈线完工，运往法国总部(bù)。

核(hé)聚(jù)变(biàn)带(dài)动(dòng)的(de)技(jì)术(shù)已(yǐ)造(zào)福(fú)人(rén)类(lèi)

徐(xú)国(guó)盛(shèng)表(biǎo)示(shì)：“目(mù)前(qián)的(de)实(shí)验(yàn)装(zhuāng)置(zhì)只(zhǐ)是(shì)证明(míng)了(le)原(yuán)理(lǐ)可(kě)行(xíng)性(xìng)，而(ér)没(méi)有(yǒu)真(zhēn)实(shí)产(chǎn)生(shēng)能(néng)量(liàng)。正(zhèng)在(zài)建(jiàn)造(zào)的(de)聚(jù)变(biàn)能(néng)实(shí)验(yàn)装(zhuāng)置(zhì)（BEST）将真实产生能量，预计在2027年底建成，在全球率先演示聚变发电。此外，装置还将利用聚变产生的中子来制造更多的聚变燃料，证明燃料在装置内可以自持。这将更加接近未来反应堆的实际运行情况。最终，证明工程上的所有技术都可行后，我们将开始建设真正能够产生电能的示范发电站，这个示范发电站将把电能接入电网，证明电能的转化和自持能力。”

根据中国磁约束核聚变路线图，下一代“人造太阳”——中国聚变工程示范堆（CFEDR）正在开展工程设计，未来将瞄准建设世界首个聚变示范电站。从EAST到BEST再到CFEDR，中国聚变能应用正在实行“三步走”战略。总体来看，核聚变发电的实现仍需克服多项技术难题，但EAST的突破为这一目标提供了重要支撑。

聚变能被视为核能发展的终极目标。开展磁约束核聚变研究，除了用核聚变能源点亮世界，实现人类清洁能源梦想之外，聚变产业也在推动全链条产业的发展，比如超导、电源、材料、低温制冷等技术已应用在交通、医疗、航天等领域。徐国盛对《环球时报(bào)》记(jì)者(zhě)说(shuō)道(dào)：“聚(jù)变(biàn)之(zhī)路依(yī)然(rán)漫(màn)长(zhǎng)，但(dàn)每(měi)一(yī)次(cì)突(tū)破(pò)都(dōu)在(zài)缩(suō)短(duǎn)理(lǐ)想(xiǎng)与(yǔ)现(xiàn)实(shí)的(de)距(jù)离(lí)。”

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作(zuò)者(zhě)：环(huán)球(qiú)时(shí)报(bào)

出(chū)品(pǐn)：中国科协科普部

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