中国“人造太阳”实验又有新突破

　　【中国“人造太阳”实验又有新突破】2026年元旦刚过，中国可控核聚变领域便传来震撼全球的科研捷报。中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所宣布，全球首台全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST，俗称“人造太阳”）在两项关键技术上取得突破性进展：首次实证“密度自由区”的存在，突破困扰国际聚变界数十年的“格林沃尔德密度极限”；同时实现稳态高约束模式等离子体运行403秒的世界纪录。两项成果发表于《科学进展》与《自然·物理》，标志中国在磁约束核聚变领域从“跟跑”到“领跑”。托卡马克装置模拟太阳核聚变，等离子体密度决定反应速率，但国际聚变界长期面临“天花板”：密度接近“格林沃尔德极限”时，等离子体会破裂致实验中断。中国科研团队原创“PWSO理论模型”，揭示密度极限触发机理，发现是装置内壁金属杂质溅射引发辐射冷却效应，破坏热平衡，致磁场失效、等离子体破裂。

　　基于这一发现，团队在EAST全金属壁装置上实施了三项关键技术：

　　电子回旋共振加热（ECRH）与预充气协同启动：通过精准控制加热功率与气体注入时机，降低边界杂质溅射速率；

　　靶板物理条件调控：优化内壁钨靶板的晶体结构，减少物理溅射产生的杂质颗粒；

　　实时反馈控制系统：利用人工智能算法动态调整磁场与加热参数，延迟密度极限的到来。

　　实验结果显示，等离子体线平均电子密度稳定提升至1.3-1.65倍格林沃尔德极限，总辐射降低21%，密度极限提升17%，首次验证了“密度自由区”的存在——即通过主动调控边界条件，等离子体可突破传统极限，进入更高密度且稳定的运行状态。这一成果为国际热核聚变实验堆（ITER）及未来商用聚变堆提供了关键技术方案，无需大规模改造硬件，仅通过优化运行模式即可实现高密度稳态运行。

　　如果说密度极限突破解决了“聚变效率”问题，那么稳态高约束模式等离子体运行403秒的纪录，则直指核聚变能源的“经济性”与“可行性”。要实现商业化发电，聚变装置需满足三个核心条件：上亿摄氏度高温、超千秒连续运行、1兆安等离子体电流。此前，EAST已多次创造高温纪录（如2021年实现1.6亿摄氏度20秒运行），但长脉冲稳态运行仍是全球难题——2023年，欧洲JET装置创造59秒纪录，韩国KSTAR装置实现48秒运行，而EAST此次将纪录直接提升至403秒，相当于连续运行近7分钟。

　　这一突破得益于EAST装置的三大技术优势：全超导磁体系统：可产生长达数小时的稳定磁场，为长脉冲运行提供基础；主动水冷结构：有效散热，避免装置因高温损坏；高精度等离子体控制技术：通过10万次以上放电实验积累的数据，优化反馈算法，实现毫秒级参数调整。

　　实验中，EAST在1亿摄氏度高温下，以1兆安电流维持高约束模式运行403秒，单位能量输出提升至之前的3倍。这一成果验证了未来聚变堆在长脉冲工况下的可行性，为降低聚变能发电成本、缩短商业化周期提供了实验依据。

　　中国可控核聚变研究起步于20世纪50年代，但真正实现跨越式发展始于21世纪。2006年，EAST装置建成并首次放电成功；2016年，实现5000万度电子温度等离子体放电；2021年，创造1.2亿摄氏度101秒纪录；2025年，完成上亿度1066秒稳态运行；2026年，双突破齐发——中国用20年时间走完了欧美国家50年的研发历程。

　　这一成就的背后，是国家战略的坚定支持与跨学科协作的创新生态。EAST项目由中科院合肥物质科学研究院牵头，联合华中科技大学、法国艾克斯-马赛大学等国内外机构，依托国家磁约束聚变专项，形成了“理论-实验-工程”全链条攻关体系。例如，PWSO理论模型的提出者、中科院等离子体所研究员李建刚团队，与华中科技大学材料学院合作开发了抗溅射钨靶板；法国团队则提供了先进的等离子体诊断技术。

　　更值得关注的是，中国已启动“中国聚变工程实验堆（CFETR）”设计工作，计划2035年开工建设，2050年实现商用发电。与此同时，民营资本开始涌入核聚变领域，上海超导科技、能量奇点等企业已推出小型化托卡马克装置，探索聚变能的多场景应用（如工业供热、深海探测供电）。

　　核聚变能源被誉为“终极能源”：燃料取自海水（1升海水含氘量可满足一座城市一天用电需求），反应产物无污染，且放射性废料半衰期仅数十年（远低于核裂变的数万年）。国际能源署预测，若核聚变实现商业化，到2100年可满足全球40%的能源需求，助力碳中和目标实现。中国此次突破不仅为全球聚变研究提供了新范式，更以开放姿态推动国际合作。EAST装置已向全球科学家开放，累计接待来自35个国家的1200余人次实验；中国同时参与ITER项目，承担了10%的部件制造任务。正如《科学进展》期刊审稿人评价：“中国团队的工作重新定义了磁约束聚变的物理边界，为人类开启聚变能源时代铺平了道路。”

　　从《三体》中描绘的核聚变飞船，到现实中EAST装置内跃动的“人造太阳”，中国科学家正用智慧与汗水将科幻变为现实。当未来的某一天，聚变能点亮万家灯火时，2026年的这两个突破，必将被铭记为人类能源革命的关键里程碑。