中国“人造太阳”，又长进了

 

EAST物理实验总负责人龚先祖在控制大厅监测实验数据 杜宇 摄

 

万物生长靠太阳，是常识。人类可以复刻太阳的神奇力量吗？安徽合肥科学岛上的一群科学家就想做这样的事。他们日夜相伴的中国“人造太阳”全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），目标只有一个：让家家户户都掌握太阳的开关，让人类历史彻底翻过能源危机这一页。

 

听起来离我们还很遥远，不过，中国“人造太阳”可是不断在进步。

 

千秒时刻至，聚变希望生

 

2025年1月20日下午，EAST控制大厅的大屏幕上，装置内部的红光不住闪烁。“998、999、1000……”随着计时器突破4位数，沉寂的大厅一下爆发出掌声，现场的科研人员纷纷起立欢呼：EAST终于实现了1亿摄氏度1066秒高约束模等离子体运行。世界纪录，就此刷新。

 

太阳之所以发光发热，源于其内部的核聚变反应，“人造太阳”顾名思义，就是要造出一个“太阳”实现聚变发电。核聚变材料在地球上极丰富，且排放无污染，在许多人看来是打开“能源自由”之门的钥匙。

 

可是怎样才能让核聚变日用可及呢？

 

EAST选择的技术路线——磁约束核聚变，简单来说，就是打造一座“磁笼子”，把等离子体约束起来，“同时创造聚变需要的条件，并且设法长时间维持下去，让核聚变反应能够持续发生，向外稳定输出能量。”中国科学院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所（简称等离子所）所长宋云涛表示，这是目前公认最有希望的聚变技术。

 

2006年，中国自主建成EAST，这个形似巨罐的大家伙有22个子系统、近百万个零部件，拥有核心技术200多项，集“超高温”“超低温”“超强磁场”“超高真空”“超大电流”等极端条件于一身。过去几年里，EAST的长脉冲高约束模运行时间不断延长，先后实现了60秒、100秒、403秒等重大突破。

 

1000秒，是聚变发电的一道门槛。“聚变反应达到千秒量级，就能够较好地实现自我维持。”宋云涛说，这意味着人类首次在实验装置上模拟出未来聚变堆高效稳态运行的必备条件。

 

当然，这距离造出真正有实用价值的“人造太阳”，还有很长的路。尤其重要的是，反应堆的配套设备，需要不断打磨，与核心技术一道精进。

 

科学岛以北，名为“夸父”的聚变堆主机关键系统综合研究设施园区建设正酣，这是为未来聚变实验堆和工程堆研制核心部件和关键子系统的国家重大科技基础设施所在。

 

走进其中一间厂房，“夸父逐日”的壁画下，一个高20米、重5600吨，形如“橘子瓣”的物件映入眼帘。它叫1/8真空室，未来，8个这样的“橘子瓣”合而为一，下一代“人造太阳”将在其中“燃烧”。

 

今年1月14日，园区内的强流直线等离子体装置“赤霄”通过专家验收，这座得名于中国古代名剑的装置每平方米每秒钟可极速喷射出10的24次方个——即亿亿亿个粒子，一次可连续运行24小时以上。我国成为荷兰之后国际上第二个拥有此类装置的国家。

 

去年年底，“夸父”园区还建成了国际尺寸最大、实验条件最完善的大型超导磁体动态性能测试系统。“‘夸父’装置启动建设以来，已完成80余个关键里程碑建设任务，主体工程进度完成83%。”中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所团委书记叶华龙介绍，到2025年底“夸父”将全部完成建设。

 

昔日旁听者，已是“打样”人

 

不久前在瑞士闭幕的2025达沃斯论坛上，“先进核技术”是流行词之一，与会专家普遍认为，小型模块化反应堆和核聚变，是人类未来清洁能源的重要解决方案。为实现这一梦想，多国竭尽全力，意欲摘取可控核聚变技术这一能源技术“皇冠上的明珠”。

 

中国投入磁约束核聚变研究，始于上世纪70年代。当年“背着馒头出国学习”的国际会议门外汉，如今已是世界级聚变研究会议的座上宾。欧盟聚变委员会主席托尼·多恩说，相对于欧美国家，中国的聚变研究尽管起步较晚，但效率和进展令人惊叹。

 

 

全超导托卡马克核聚变实验装置 黄博涵 摄

 

2006年，中国正式成为全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆（ITER）的参与方。在这个全球各国共同“种太阳”的国际大科学工程计划中，等离子体所是中方任务主要承担单位之一。宋云涛说，近20年过去，等离子体所已与全球50多个国家超过120家科研机构建立了稳定的交流合作关系，还助力众多探索核聚变的新兴国家建设相关学科和装置。

 

2024年年初，以ITER实验运行部门负责人为首的百余名中外科学家来到EAST开展联合物理实验，为ITER的未来运行“打样”，提前演练未来技术难题的攻坚之道。

 

聚变熊熊火，创新满天星

 

实际上，EAST的工作，已经与我们的生活有了链接。

 

春节期间，当合肥市民外出采买年货、走亲访友时，也许少有人知道，“人造太阳”在为他们帮忙。安徽中科太赫兹科技有限公司出品，多台脱胎于“人造太阳”核心技术的安检仪已布设于市区数处人流密集场所，保障节日安全。

 

公司总经理王宏北这样解释：“太赫兹技术本用于监测‘人造太阳’内部上亿摄氏度‘火球’的运行，用于安全检测只是‘牛刀小试’，我们还打算将之拓展到脑机接口等技术的研发。”

 

在距离“夸父”装置不远处的合肥中科离子医学技术装备有限公司，科研人员基于“人造太阳”研制中发展的超导、射频等技术，自主研发出质子治疗系统，可精确高效治疗人体肿瘤。目前该系统已完成调试，计划2025年上半年启动临床实验。

 

正在“夸父”装置现场工作的青年科学家陈晓娇，很乐意向人分享他们团队新成果的转化进展。基于“夸父”装置采取的“超大电流”技术，他们团队研发出新型智能微网控制系统，可用于解决当下新能源接入及消纳问题。

 

据了解，下一代“人造太阳”中国聚变工程实验堆已完成工程设计。中国磁约束核聚变路线图，已然指向世界首个聚变示范电站。有生之年，一盏由聚变能点亮的灯火，也许就在你我案头。

 

半月谈记者：陈诺 徐海涛 何曦悦；来源：半月谈微信号