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：中国科研团队在磁约束核聚变领域取得重大突破，首次以实证手段确认了“密度自由区”的存在，成功跨越了困扰国际聚变界长达数十年的“格林沃尔德密度极限”这一重大障碍；同时，还创造了稳态高约束模式下等离子体持续运行403秒的世界新纪录。这两项里程碑式的成果分别发表于国际顶级学术期刊《科学进展》与《自然·物理》，标志着中国在该领域实现了从“跟跑者”到“领跑者”的华丽转身。托卡马克装置作为模拟太阳核聚变的关键设备，其等离子体密度直接决定了核聚变反应的速率。然而，国际聚变界长期面临一个难以逾越的“天花板”：当等离子体密度接近“格林沃尔德极限”时，等离子体会发生破裂，导致实验被迫中断。中国科研团队通过原创性的“PWSO理论模型”，深入揭示了密度极限触发的内在机理。他们发现，装置内壁金属杂质的溅射会引发辐射冷却效应，进而破坏热平衡状态，最终导致磁场失效和等离子体破裂。

　　基于这一重要发现，团队在EAST全金属壁装置上实施了三项关键技术革新：

　　一是电子回旋共振加热（ECRH）与预充气的协同启动技术。通过精准调控加热功率与气体注入的时机，有效降低了边界杂质的溅射速率，为等离子体的稳定运行创造了有利条件。

　　二是靶板物理条件的精细调控技术。团队优化了内壁钨靶板的晶体结构，显著减少了物理溅射过程中产生的杂质颗粒，进一步提升了等离子体的纯净度。

　　三是实时反馈控制系统的应用。利用先进的人工智能算法，团队能够动态调整磁场与加热参数，有效延迟了密度极限的到来，为等离子体的长时间稳定运行提供了有力保障。

　　实验结果表明，等离子体线平均电子密度稳定提升至格林沃尔德极限的1.3至1.65倍，总辐射降低了21%，密度极限提升了17%。这一成果首次验证了“密度自由区”的存在，即通过主动调控边界条件，等离子体能够突破传统极限，进入更高密度且稳定的运行状态。这一突破为国际热核聚变实验堆（ITER）及未来商用聚变堆提供了关键的技术方案，无需对硬件进行大规模改造，仅通过优化运行模式即可实现高密度稳态运行。

　　如果说密度极限的突破解决了核聚变反应的“效率”问题，那么稳态高约束模式下等离子体持续运行403秒的纪录，则直接指向了核聚变能源的“经济性”与“可行性”。要实现商业化发电，聚变装置必须满足三个核心条件：上亿摄氏度的高温环境、超千秒的连续运行时间以及1兆安的等离子体电流。此前，EAST装置已多次创造高温纪录，如2021年实现了1.6亿摄氏度下20秒的运行。然而，长脉冲稳态运行仍是全球面临的重大难题。2023年，欧洲JET装置创造了59秒的纪录，韩国KSTAR装置实现了48秒的运行，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，这一成就无疑为核聚变能源的商业化应用迈出了坚实的一步。

　　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。