“国产太阳”加速照进现实
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2026-03-14 17:34:07

来源:北京晚报

马年央视春晚合肥分会场,一座夸父雕像伸出巨手与演员击掌的场景让人记忆犹新,同时可控核聚变能源“人造太阳”的梦想也再次被点燃。目前全球范围内,正在运行、建设或规划的可控核聚变装置已超过160座,近两年“国产太阳”加速照进现实:研制不断突破,实验创造纪录……正如中国工程院院士万元熙在春晚现场说的:“核聚变的‘太阳’,必将点亮万家灯火。”

日前,安徽合肥展出紧凑型聚变能实验装置(BEST)真空室模型。 新华社发

位于安徽合肥的紧凑型聚变能实验装置(BEST)主机首个关键部件——杜瓦底座去年已成功落位安装,标志着建设开启“加速度”。 新华社发

不断突破

新一代“人造太阳”正在加速建设

今年年初,位于安徽合肥西郊的“科学岛”又一次引得全世界瞩目:中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研团队,依托有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)找到了磁约束核聚变装置高密度运行的物理依据。而此次突破距该装置2025年初创下1亿摄氏度1066秒“高质量稳定燃烧”的世界纪录,仅时隔一年。

从20世纪70年代开始,EAST历经几代中国科研工作者接力研发,到2006年全面建成。装置汇聚超高温、超低温、超高真空、超强磁场、超大电流等前沿技术于一体。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60秒、100秒、403秒、1066秒等重大突破。

我国新一代“人造太阳”正在加速建设。去年10月1日,在安徽合肥未来大科学城,紧凑型聚变能实验装置(BEST)主机首个关键部件——杜瓦底座成功落位安装,其建设现场酷似科幻电影中的“行星发动机”而广受关注。BEST预计明年底建成后将实际演示氘、氚等离子体“燃烧”,有望在2030年前后看到“核聚变点亮的第一盏灯”。

亮点纷呈

“终极能源”确实超牛

“人造太阳”是人类对能源的终极梦想:安全、清洁、几乎无限,妥妥的“能源天花板”,几乎集齐了完美能源的所有优点,一旦实现商用,人类就能彻底摆脱对化石能源的依赖。

■密度极高 1克核聚变燃料释放的能量,足够一个普通人用60年。

■燃料丰富 比如来自海水中氢的同位素氘,一升海水里提取的氘,聚变产生的能量相当于300升汽油,全球海水里的氘,够人类用几百万年;还有氚,虽然自然界没有,但可以用地球上遍地都是的锂元素转化而来,完全不用担心“燃料告急”。

■清洁环保 核聚变不会产生核裂变那样的高放射性核废料,产物主要是无毒无放射性的氦气。

■安全性高 由于燃烧的氘氚等离子体被磁场约束在真空容器内,密度低含量也较低,不会引起爆炸,也不会导致泄漏事故。核聚变只要稍微偏离条件,就会自动停止,安全系数极高。

科研进展

“国产太阳”捷报频传

近年来EAST实验屡破世界纪录,2025年1月,其实现1亿摄氏度、1066秒稳态等离子体运行,这是人类首次在实验装置上模拟出未来聚变堆运行所需环境。

2025年3月,位于四川成都的人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核和电子温度均突破1亿摄氏度,标志着中国可控核聚变技术取得重大进展。

今年2月2日,中国商业核聚变公司能量奇点建造的“洪荒70”高温超导托卡马克装置,成功实现1337秒稳态等离子体运行……

近日,中国科大成果赋权企业自主研发的先进场反磁镜聚变装置FLAME完成搭建,并完成首次等离子体放电。FLAME像一根高效的“能量法棍”,成本仅需传统托卡马克装置的十分之一,就能造出一个“小太阳”。

展望未来

何时点亮“第一盏灯”

正在建设的紧凑型聚变能实验装置BEST,力争2030年实现全球首次聚变发电演示。中国聚变能源有限公司明确2035年建成我国首个工程实验堆,2045年左右建成我国首个商用示范堆。

名词解释

“人造太阳”到底是啥

可控核聚变俗称“人造太阳”,其原理简单而迷人:模仿太阳内部的核聚变反应——把海水里的氘(dāo)和锂制成的氚(chuān),加热到1亿摄氏度以上的超高温,让原子核撞在一起变成氦,同时释放巨大能量。不过,在地球上“复刻”太阳并不容易。核心难点在于如何长时间、稳定地约束住温度高达上亿摄氏度的等离子体,让原子核有足够时间碰撞融合。

延伸阅读

“造太阳”的“控火绝招”

可控核聚变,其实是用上亿摄氏度的等离子体发电,怎么“困住”这团火很关键。科学家设计了不同的“控火绝招”:

■磁约束聚变

我们常听到的“托卡马克”,是目前最主流的方案。把装置做成甜甜圈形状,这个无形的“磁场笼子”能牢牢锁住高温等离子体,让它在里面稳定聚变。我国的“东方超环”EAST、环流三号,多国合作的“国际热核聚变实验堆”ITER,都属于这一路线。

■惯性约束聚变(激光聚变)

把氘氚燃料做成米粒大的小靶丸,用上百束超强激光同时精准照射。瞬间压缩并加热,利用燃料自身惯性,在炸开前完成聚变。美国的“国家点火装置”NIF、法国的“兆焦耳激光装置”LMJ,我国神光系列装置都是这一路线。

■其他新技术

科学家还在探索磁惯性约束聚变、场反位形聚变、氢硼聚变等新技术方向,力争早日找到实现“人造太阳”的最佳路径。

综合新华社 央视 科普时报

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