2025年4月18日,中国科学院合肥物质科学研究院传来振奋人心的消息:我国全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)——被誉为“人造太阳”的国之重器,成功实现1.2亿摄氏度等离子体温度下持续运行1056秒,刷新了此前由其保持的世界纪录。这一里程碑式进展标志着中国可控核聚变研究正式跨入“千秒级”高约束稳态运行时代,为人类最终实现清洁、无限的聚变能源应用迈出了坚实一步。

突破性参数:高温与稳态的双重突破

据EAST团队负责人介绍,此次实验实现了两个维度的重大跨越:一是等离子体中心电子温度稳定维持在1.2亿摄氏度,这一温度是太阳核心温度的近7倍;二是等离子体维持时间首次突破1000秒大关,达到1056秒,相比此前纪录提升近50%。更关键的是,整个运行过程中等离子体始终保持高约束模式(H模),能量约束时间、密度等核心参数同步优化,展现出优异的等离子体控制性能。

“高温与长脉冲是对托卡马克装置的双重考验。温度越高,等离子体越不稳定;时间越长,面向等离子体的材料与磁场控制难度呈指数级增长。”EAST项目总工程师表示,“此次实验证明,中国团队已成功解决了高参数等离子体稳态运行的一系列关键技术难题。”

技术攻关:三大核心系统协同发力

此次突破得益于EAST装置近年来实施的多项升级改造。在超导磁体系统方面,团队优化了极向场控制算法,实现了等离子体位置与形状的亚毫秒级精准调控;在辅助加热系统方面,新一代中性束注入(NBI)和低杂波加热系统功率达35兆瓦,为维持1.2亿摄氏度提供了充沛能量注入;在偏滤器靶板方面,采用新型钨铜复合材料和主动水冷结构,使极端热流密度下的排热能力提升40%。

尤为值得一提的是,团队自主研发的实时等离子体控制系统成功抑制了“边界局域模”(ELM)等不稳定性扰动,使等离子体在千秒尺度内保持约95%的高约束状态,这一指标达到国际领先水平。

从“百秒”到“千秒”:中国聚变之路提速

回顾中国“人造太阳”的征程,每一步都凝聚着科研人员的智慧与汗水。2006年EAST首次放电,实现等离子体维持时间约3秒;2021年5月,实现可重复的1.2亿摄氏度等离子体运行101秒;2022年12月,实现1056秒长脉冲高约束运行。从不到百秒到超过千秒,中国团队仅用三年时间便完成了国外同类装置十余年的跨越。

国际热核聚变实验堆(ITER)计划顾问委员会专家评价称:“EAST的新纪录证明,中国在托卡马克稳态运行领域已处于全球引领地位,为ITER装置的运行方案设计和未来聚变堆的工程验证提供了关键数据支撑。”

战略愿景:聚变能源不再是科幻

可控核聚变被视为人类能源问题的终极解决方案。与核裂变不同,聚变反应具有燃料丰富(海水中氘储量可供人类使用数十亿年)、无高放废料、安全性高等显著优势。一个“人造太阳”如果实现商用发电,其一个标准游泳池体积的燃料产生的能量,相当于燃烧数亿吨煤炭。

目前,中国正同步推进下一代聚变工程实验堆(CFETR)的设计与预研。EAST此次千秒级突破,将直接为CFETR的等离子体运行方案、磁体设计、偏滤器结构等提供实测验证。按照“三步走”规划,中国有望在2035年前后建成CFETR,并开展聚变功率输出实验;2050年前后实现聚变示范堆并网发电。

结语:照亮人类未来的中国方案

此次重大进展再次印证了一个事实:在探索人类终极能源的赛道上,中国正从“跟跑”“并跑”迈向“领跑”。当EAST装置中那颗人造“太阳”以1.2亿摄氏度的高温持续燃烧千余秒,它不仅照亮了实验大厅,更照亮了人类摆脱化石能源依赖、走向零碳未来的希望之路。正如中国科学院院长在贺信中所言:“这项成就充分体现了一线科研人员敢为人先、勇攀高峰的精神,中国可控核聚变事业必将为人类文明进步作出更大贡献。”