合肥科学岛核聚变研究实现重大突破 中国"人造太阳"技术跻身世界前列

问题——能源结构转型进入深水区,安全、清洁、可持续的“下一代能源”需求更加迫切。

传统化石能源受资源约束与环境压力影响,新能源虽快速发展,但在稳定供给、长周期储能和极端工况保障等方面仍面临挑战。

在面向未来产业的布局中,氢能与核聚变能被寄予厚望:前者具备清洁属性和产业化基础,后者则以燃料来源丰富、排放少、安全性高等优势,被视为可能改写能源格局的重要方向。

原因——核聚变走向可控与可用,核心在于“把太阳装进装置里”的系统性难题。

可控核聚变的主流技术路径之一是托卡马克:在真空环境中将氘、氚等燃料加热为高温等离子体,再用强磁场形成“无形约束”,使粒子在受控条件下发生聚变反应并释放能量。

原理看似清晰,但工程实现涉及超导磁体、真空、低温、材料、精密制造、等离子体控制等多学科高度集成,任何短板都可能成为瓶颈。

尤其是高温、强热负荷和强辐照环境下,关键部件的材料选择与制造工艺,直接决定装置能否稳定、长时间运行。

影响——合肥科学岛的连续突破,正在把“实验室里的聚变”推向“工程化的聚变”。

2025年,科学岛聚变研究捷报频传:1月,EAST实现1亿摄氏度、1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行新纪录,标志着我国在高温等离子体长时间稳定控制方面迈出重要一步;5月,下一代紧凑型聚变实验装置BEST启动总装,体现从物理验证向关键核技术环节推进的节奏;预计年底,聚变堆主机关键系统综合研究设施CRAFT进入全面建成收尾阶段,为聚变堆关键系统的工程验证提供平台支撑。

三项进展相互呼应:既有面向等离子体物理规律的持续探索,也有面向工程系统可靠性的综合验证,还有面向中子、氚等关键核技术问题的前置攻关,共同勾勒出从“能点亮”到“能稳定运行、可工程集成”的路线图。

对策——以装置集群为牵引,打通“材料—部件—系统—装置”全链条创新。

核聚变的难点往往集中在“最硬的地方”:装置内部面对极端热流与辐照,普通材料难以承受。

以CRAFT的重要子系统“赤霄”为例,其等离子束可产生相当于远超正午阳光强度的热流冲击,用于模拟聚变工况下材料与部件的服役环境。

在此类实验条件下,材料的抗热冲击、抗疲劳和结构稳定性需要经受严苛检验。

钨铜复合材料的测试与优化,正是从基础材料端破解“高热负荷铠甲”难题的代表性方向之一。

实践表明,聚变研发不是单点突破,而是依托重大科技基础设施平台,推动材料科学、精密制造、超导与低温、控制与诊断等协同进步。

通过装置集群的迭代运行与数据闭环,关键部件国产化、工艺成熟度和工程可靠性将不断提升,为聚变堆建设积累可复制、可验证的技术体系。

前景——从“追赶”到“并跑乃至领跑”,我国聚变发展将更强调工程化验证与产业协同。

回顾历程,自上世纪七十年代以来,科研团队在科学岛持续自主设计建造多代托卡马克装置,形成从基础研究到装置研制的系统能力。

未来一段时期,聚变研究仍将面对长期性与复杂性:不仅要实现更高约束、更长时间、更稳定的等离子体运行,还要在材料寿命、系统可靠性、氚循环与安全管理等方面完成工程级验证。

随着EAST、BEST、CRAFT等平台形成“物理实验—工程验证—关键核技术”联动格局,有望加速关键技术成熟度提升,推动聚变从科学问题向工程问题、再向应用问题转化。

同时,聚变相关技术外溢效应明显,可能带动高端材料、超导装备、精密制造和控制系统等领域的升级,形成面向未来产业的创新增长点。

从"东方超环"的持续突破到"夸父"系统的全面建设,中国科研工作者正以系统思维破解能源困局。

这些跨越式发展不仅彰显新型举国体制优势,更预示着人类向清洁能源时代迈进的坚定步伐。

在应对气候变化与能源安全的全球议题上,中国方案正在贡献不可替代的科技力量。