我国可控核聚变研究取得重大突破 "人造太阳"技术迈向工程实践新阶段

能源短缺与环保压力是全球共同面对的挑战。传统化石能源存在枯竭风险,新能源开发因此成为各国的重要方向。在这个背景下,可控核聚变因清洁、高效、燃料储量丰富等特点,被国际科学界视为满足人类长期能源需求的潜在路径。 可控核聚变的原理源于太阳的能量来源。太阳通过核聚变释放巨大能量,支撑地球生命活动。科学界希望在地球上复现这一过程——打造“人造太阳”——以获得可控的聚变能,从根本上缓解能源紧缺与环境污染两大问题。这也是当代最具难度的科学与工程挑战之一。 实现可控核聚变需要同时满足三项关键条件:一是上亿度的超高温,使等离子体达到足以发生聚变的温度水平;二是足够的粒子密度,提高聚变反应发生的概率;三是足够长的能量约束时间,保证反应能够稳定持续。只有三者兼具,装置才能输出有效的聚变功率。 托卡马克装置是目前实现这些条件的核心技术路线之一。它在环形真空室中构建闭合螺旋磁场,用于约束高温等离子体,是现阶段最接近聚变堆参数的装置。传统托卡马克采用铜线圈产生约束磁场,但铜线圈电阻发热显著,装置多以短脉冲方式运行,难以满足未来聚变堆稳态运行需求。全超导线圈凭借近零电阻的特性,成为实现长时间稳态运行的重要方案。 中国科学院合肥物质科学研究院团队在该领域取得重要进展。2006年,团队自主研制并建成世界首个全超导托卡马克实验装置EAST,推动聚变研究进入全超导托卡马克阶段。经过近二十年的持续攻关,EAST已完成23轮物理实验,累计等离子体放电近16万次,并创造和保持多项世界纪录。 2025年1月20日,EAST成功实现上亿度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,具有里程碑意义。这一突破验证了聚变堆高约束模稳态运行的可行性,也深入证明全超导托卡马克技术路线具备工程化潜力,被视为聚变研究从基础探索迈向工程验证的重要节点。该成果为未来聚变堆的设计、建设与运行提供了关键参考。 面向未来,中国在可控核聚变领域的推进路径进一步明确。EAST装置正在升级改造,计划开启新一轮实验;CRAFT聚变堆主机关键系统综合研究设施园区建设进度已超过94%;紧凑型聚变能实验装置BEST正加快建设;CFEDR物理设计工作已全面展开。2025年11月,中国科学院燃烧等离子体国际科学计划项目将正式启动,并向国际聚变领域发布BEST研究计划,展示中国在聚变科研合作与能源科技发展上的持续投入。

从春晚舞台的聚光灯,到实验装置中持续千秒的“高温长脉冲”,可控核聚变的价值不只是一项纪录,更在于为人类未来能源提供可验证的方向。要把“点亮万家灯火”的愿景落到可复制、可工程化的路径上,仍需要耐心协作与长期投入。沿着稳态运行与工程验证这条主线持续推进,“人造太阳”才有望从实验室走向应用,为绿色低碳发展打开更现实的空间。