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標題: “人造太阳”，何时成真？ [打印本頁]

作者: p30900 時間: 2025-6-27 13:06
標題: “人造太阳”，何时成真？
可控核聚变，被誉为“终极能源”，其原料几乎取之不尽，且没有污染——核聚变生成物为氦，不会产生高放射性核废料。从自主建造全球首台全超导托卡马克核聚变实验装置EAST到深度参与国际热核聚变实验堆ITER，从夸父大科学工程CRAFT到紧凑型核聚变装置BEST，以及预研中的CFEDR，中国核聚变研究正从追赶者跃升为领域核心力量。

核聚变能，人类追求的“终极能源”

核聚变的原理是模拟太阳发光发热，利用氢的同位素氘和氚的核聚变反应，持续稳定地释放出巨大能量。可控核聚变实验装置往往被称为“人造太阳”。温度和密度以及约束时间三者乘积，即“聚变三乘积”，是实现核聚变点火的关键指标。迄今为止，磁约束聚变和惯性约束聚变是实现可控核聚变的两种关键技术路径，其中磁约束托卡马克装置最为主流。

20世纪五六十年代，各国科学家积极研究并探索多种可控核聚变技术方案，其中，托卡马克技术以其出色的性能最受青睐。1958年，世界上第一台托卡马克装置T-1在苏联成功建成并开始运行。我国核聚变研究开始迅速起步。20世纪60年代，我国抽调多家单位人员在四川乐山组建585所（中国核能集团西南物理研究院的前身），从事受控核聚变研究。此后，585所陆续研制“环流”（HL）系列常规导体托卡马克装置。

20世纪60年代中期，苏联科学家依托第三个托卡马克装置T-3成功实现1000万度等离子体放电，这项突破性进展引发国际核聚变界的高度关注。时任中国科学院物理研究所研究员的陈春先，以敏锐的洞察力率先关注到该技术突破。1972年，陈春先主持研制的CT-6装置正式竣工，标志着我国首台托卡马克装置的问世。1978年9月，中国科学院等离子体物理研究所在合肥成立，在攻克多项技术难关后，相继研制出HT-6B等小型实验装置，并于1984年底建成我国首个空芯变压器托卡马克装置HT-6M。

20世纪80年代初，苏联研制的全球首个超导托卡马克装置T-7正式投入运行，这一装置开创性地通过超导技术，构建强磁场约束高温等离子体的新路径，首次验证了超导磁体技术应用在磁约束聚变装置上的可行性，为以后超导磁约束装置的发展奠定了第一块基石。彼时，我国科研机构中，等离子体所与585所均致力于常规托卡马克装置研究。

20世纪90年代，等离子体所接收了苏联T-7装置的核心组件，并在霍裕平、万元熙、翁佩德、邱励俭等科学家的努力下，基于我国科研实际需求对其实施系统性技术改造，包括设计建造新的真空室、将T-7的48饼纵场线圈改造成24饼线圈等，大幅度提升了HT-7装置的性能。2002年，HT-7装置首次获得了上千万度分钟级长脉冲等离子体运行的物理成果。在接下来的几年里，HT-7不断延长放电脉冲，最长脉宽达400秒，刷新了当时托卡马克稳态运行时长的世界纪录。

20世纪90年代，等离子体物理所主持建设了全球首个全超导托卡马克装置HT-7U（后更名为EAST）。

自2006年投入运行以来，EAST研发团队聚焦托卡马克稳态高性能等离子体前沿研究领域，系统攻克了等离子体芯部与边界物理集成、高功率加热系统注入耦合、第一壁材料排热、精密控制系统构建等重大科学难题与工程技术瓶颈。截至目前，累计完成等离子体运行实验次数逾15万次，持续优化装置运行参数，实现长脉冲高约束模等离子体运行性能的阶跃式提升，先后突破60秒、100秒、400秒等关键时间阈值。2025年1月20日，装置成功实现亿度高约束模等离子体1066秒稳态运行，刷新托卡马克装置运行时长世界纪录。

凭借前沿科研成果与技术创新体系，EAST获得国际科学界高度评价。依托建制化开放管理模式，该平台现已面向全球50余个国家开展包括联合实验、技术攻关及人才培育在内的全方位国际合作。如今，EAST作为中国自主研制的“人造太阳”，已成为全球性开放共享科研平台。

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