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中國核聚變:四十年攻堅克難 終以自主創新改寫人類能源未來

   發布時間:2026-01-02 14:42 作者:沈瑾瑜

在人類探索清潔能源的征程中,一場靜默卻震撼的革命正在上演。當合肥科學島的"東方超環"EAST裝置將1億攝氏度的等離子體穩定約束1066秒時,這項突破不僅刷新了世界紀錄,更將人類獲取終極能源的進程向前推進了一大步。這個溫度相當于太陽核心的6.7倍,在超導磁體構建的"無形牢籠"中,等離子體持續燃燒了近18分鐘,創造了核聚變研究領域的新里程碑。

回溯至四十年前,中國核聚變研究尚處于起步階段。1984年,中科院等離子體所引進的蘇聯T-7裝置,其超導線圈磁場強度僅為2特斯拉,不足當前EAST裝置的十分之一。當時的科研條件極為艱苦,實驗人員需手動調節數百個參數,每次實驗后都要花費兩周時間檢修被等離子體灼傷的裝置內壁。這段"解剖麻雀"的歲月,為中國核聚變研究奠定了堅實基礎。

轉折點出現在2006年。完全自主設計的EAST裝置建成投運,這個集超高溫、超低溫、超高真空、超強磁場、超大電流等極端環境于一體的"人造太陽",實現了1億℃等離子體與-269℃超導線圈的冰火共存。2009年7月的一次實驗中,等離子體突然失控撞擊第一壁,價值上億元的鎢銅合金裝甲被燒蝕出拳頭大的凹坑。面對挫折,科研團隊連夜改進磁約束算法,僅用三個月就將等離子體約束時間提升至60秒,展現了中國科學家的韌性與智慧。

2017年,EAST實現101秒高約束模式運行,這一突破如同打開了一道閘門。研究人員發現,當等離子體密度達到每立方米10^20個粒子時,會觸發"密度極限"現象,類似過度膨脹的氣球突然爆裂。經過持續攻關,2023年4月,科研團隊通過調控鎢靶板物理條件,首次證實托卡馬克密度自由區的存在。這項發表于《科學進展》的成果,使EAST在403秒運行時將等離子體密度提升了30%,為核聚變研究開辟了新路徑。

這些突破的背后,是無數精密設計的支撐。EAST裝置中,由頭發絲細的超導線繞制的D形磁體,通著8000安培電流,產生的磁場足以抬起一艘航母。裝置內壁的鎢銅合金裝甲,則要承受20兆瓦/平方米的熱負荷——相當于火山巖漿熱流的十倍。中科院工程師形容這是"用蛛絲兜住熔巖"的挑戰,團隊為此進行了16萬次實驗,才攻克這一技術難題。

2020年,中國核聚變研究實現從跟跑到領跑的關鍵跨越。新一代"人造太陽"中國環流器二號M裝置實現首次放電,其等離子體電流能力達到2.5兆安培,離子溫度可達1.5億度。中核集團核工業西南物理研究院聚變科學所副所長鐘武律指出,這標志著我國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的全鏈條技術,為未來商用聚變堆建設奠定了基礎。

如今,EAST裝置積累的200多項核心技術、2000余項專利,正在轉化為下一代中國聚變工程實驗堆的藍圖。在全球最大的國際熱核聚變實驗堆ITER屢遭延期的背景下,中國團隊用403秒到1066秒的持續突破,悄然改寫著人類獲取終極能源的時間表。正如等離子體所創始人陳春先所言:"我們不是在追趕太陽,而是要創造新的恒星。"這場靜默的革命,正在為人類能源革命書寫新的篇章。

 
 
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