出品：科普中國

製作：王騰（中國科學院合肥物質科學研究院等離子體(ti) 物理研究所）

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

這幾天，大家可能都看到了這兩(liang) 張紅彤彤的喜報。

新華社為(wei) 此次進展製作的兩(liang) 張海報（圖片來源：見水印）

正如圖中顯示的，中國科學院合肥物質科學研究院有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）創造了新的世界紀錄，成功實現可重複的1.2億(yi) 攝氏度101秒和1.6億(yi) 攝氏度20秒等離子體(ti) 運行，將1億(yi) 攝氏度20秒的原紀錄延長了5倍。新華社對這一突破進行了報道。

作為(wei) 有幸見證這一時刻的一名普通科研工作者，收到了很多大家的關(guan) 心和祝賀，激動和感謝的心情皆有。正好借這個(ge) 機會(hui) ，和大家聊聊這次的進展和“造太陽”的體(ti) 驗。

關於“人造太陽”和EAST

可能還有些朋友對可控核聚變和EAST還不太了解，因為(wei) 此前不少老師都做過科普，這裏就不再贅述了，向大家推薦兩(liang) 部視頻。

一部是中國科普博覽與(yu) 中科院等離子體(ti) 物理研究所聯合製作的科普視頻《揭秘大科學裝置：托卡馬克EAST》：

https://v.kepu.net.cn/video/play_1579.html

一部是中國工程院院士李建剛在中科院格致論道講壇所做的演講《追逐太陽》：

https://self.kepu.cn/self_yj/201609/t20160905_482190.html

概括地說，可控核聚變是在模仿太陽產(chan) 生能量的原理，目標是以極高的效率產(chan) 生源源不斷的清潔能源。而根據目前的理論基礎，有幾種實現可控核聚變的方式，托卡馬克就是其中一種，因此我們(men) 通過建造全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)並開展實驗，來進行前期研究。

這次的突破究竟是什麽？意外嗎？

首先必須要說明，這次的突破並不是說大家很快能用上利用可控核聚變發的電了，更不是說我們(men) 造出了“人造太陽”。它還是處於(yu) 實驗室狀態的一件事，嚴(yan) 謹地說，它表明EAST裝置綜合研究能力獲得重大突破，標誌著我國在穩態高參數磁約束聚變研究領域引領國際前沿。

我們(men) 這次實驗的主要目標是要獲得芯部電子溫度大於(yu) 1億(yi) 攝氏度、持續時間超過100秒的可重複等離子體(ti) ，經過緊張探索，EAST實驗運行組逐步掌握了1億(yi) 度等離子體(ti) 放電條件，並逐步延長放電時長。

20秒、40秒、60秒……終於(yu) ！在5月28日淩晨3時02分的第98958次放電中，成功獲得芯部電子溫度1.2億(yi) 度持續時間101秒的等離子體(ti) ，成功完成了預設目標，看到控製大廳屏幕上的數字突破100的時候，所有人都忍不住起立歡呼！

△“人造太陽”1.2億(yi) 攝氏度成功“燃燒”100秒時，內(nei) 部的紅外影像（圖片來源：中科院合肥物質科學研究院等離子體(ti) 物理研究所）

有朋友問我，這次的突破意外不意外？驚喜不驚喜？

喜悅肯定是很大的，但是並不能算意外。其實，在本輪實驗啟動之初，我們(men) 團隊就已經將1億(yi) 度100秒設定為(wei) 主線目標之一。

EAST自2006年建成以來，多次創造或刷新過長脈衝(chong) 高溫等離子體(ti) 運行紀錄。例如，2012年實現2000萬(wan) 攝氏度411秒最長等離子體(ti) 放電紀錄，2016年獲得5000萬(wan) 度100秒等離子體(ti) ，2018年突破1億(yi) 度並獲得20秒持續放電。

可以看到，相比於(yu) 上次20秒的紀錄，這次的放電時長延長了5倍，所以，雖然是我們(men) 自己設定的目標，但大家都感到這仍然是個(ge) 巨大的挑戰，所以能夠成功完成，還是非常開心和激動的。

第98958步背後的故事

前文說到，雖然這次的突破本身也是計劃中的目標，但能在如此短時間內(nei) 實現突破，實屬不易。

那麽(me) ，我們(men) 自己是如何看待這次突破背後的原因的呢？

首先，EAST上次的升級改造提升了性能，為(wei) 本次突破提供了良好的基礎保障。EAST自2020年7月開始改造升級，經過近10個(ge) 月的緊張施工，升級改造在2021年4月底正式完成，從(cong) 五一勞動節當天，就開始就進入了緊張的工程調試階段。

4月13日拍攝的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）（新華社記者 周牧 攝）

EAST這次升級的改造項目多、時間緊、任務重，還受到了新冠疫情的影響，但仍然按照計劃高標準完成了任務，在尖端材料、關(guan) 鍵部件、主要子係統等方麵實施了一係列重大提升。

其中，比較關(guan) 鍵的改造是內(nei) 部全金屬下偏濾器的升級以及外圍輔助加熱及診斷係統的調整。本次1.2億(yi) 度101秒等離子體(ti) 的實現正是在下單零（LSN）位形下獲得，可以說，我們(men) 的下偏濾器經受住了考驗。同時，低雜波（LHW）和電子回旋（ECRH）輔助加熱係統更是頂住壓力，實現長脈衝(chong) 高功率注入，為(wei) 高溫等離子體(ti) 實現提供保障！

同時，這次突破也離不開整個(ge) EAST團隊的銳意進取和夜以繼日的奮戰。

團隊的付出是值得的，這次升級改造的效果也是顯而易見的。

距離真正的可控核聚變，還有多遠？還要過幾關？

新華社的報道中提到，中科院合肥物質科學研究院副院長、等離子體(ti) 所所長宋雲(yun) 濤表示：“實現新紀錄，進一步證明核聚變能源的可行性，也為(wei) 邁向商用奠定物理和工程基礎。”

因此，也有不少朋友向我們(men) 谘詢，現在是等離子體(ti) 狀態100秒，距離真正的可控核聚變，到底還有多遠呢？

其實，這不是什麽(me) 秘密。在中科院合肥研究院等離子體(ti) 所等單位的牽頭下，我國磁約束聚變的發展線路圖已經擬定。

圖片由作者提供，轉載請注明出處

首先，我國已經參與(yu) 了國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃，ITER建成後將實現聚變功率500兆瓦長脈衝(chong) 氘-氚燃燒等離子體(ti) ，如果進展順利，將於(yu) 2025年建成運行。

其次，我國已經完成中國聚變工程試驗堆（CFETR）的設計，並且在2019年9月正式啟動了聚變堆關(guan) 鍵係統綜合研究設施（CRAFT）項目，計劃利用五年多的時間完成CFETR關(guan) 鍵技術難點的攻關(guan) 。如果順利獲批，CFETR可能於(yu) 本世紀30年代建成，將挑戰穩態運行、氚自持、聚變能量輸出等技術，是開發聚變能的關(guan) 鍵一步。

最後，按照計劃，我們(men) 想在本世紀中葉建成原型聚變電站，並實現我們(men) 的終極目標——聚變能實用化。

這次是100秒，下一個目標是什麽？

看過了咱們(men) 國家磁約束聚變的發展路線，那麽(me) ，接下來，EAST又有哪些新的目標和任務呢？

我們(men) 給EAST裝置和自己設定了三大科學目標：1兆安培等離子體(ti) 電流、1億(yi) 度高溫等離子體(ti) 、1000秒長脈衝(chong) 運行。

未來，EAST將聚焦高參數運行模式和長脈衝(chong) 運行模式，瞄準ITER重要和急需解決(jue) 的重大科學技術問題開展科學研究，並探索未來CFETR的運行模式提供可行的技術路線。

業內人士如何看待“實現可控核聚變還有50年”？

網上有個(ge) 關(guan) 於(yu) 可控核聚變的梗，是說“距離實現可控核聚變還有50年”，這句話從(cong) 本世紀初一直說到現在，仍未改變，可謂“吐槽恒久遠，一句永流傳(chuan) ”……

那麽(me) 作為(wei) 業(ye) 內(nei) 人士，我是如何看待這句調侃的呢？

我覺得這句話恰恰說明了實現聚變能開發的挑戰有多麽(me) 巨大。回顧聚變研究近70年的曆史，我們(men) 曾先後建成了中型托卡馬克和大型托卡馬克，發現了高約束模式，實現了功率增益大於(yu) 1。特別是進入21世紀後，磁約束聚變迎來全超導托卡馬克時代，使穩態運行成為(wei) 可能。但我們(men) 也必須看到，前方還有不短的路要走。

至於(yu) 究竟有多遠？我想這我一個(ge) 人肯定說了不算，反正按照咱們(men) 的計劃，隨著聚變科學的不斷突破，我們(men) 樂(le) 觀估計本世紀中葉能夠實現穩態核聚變能源。

“讓聚變能的第一盞燈點亮在中國”

最後，想和大家分享一下我的心情。

有不少朋友問我，參與(yu) 這項研究的心情是什麽(me) 樣的？我們(men) 跑在最前麵，而且距離商用還有挺長的路走，心中會(hui) 不會(hui) 也產(chan) 生迷茫和不確定感？

實話實說，參與(yu) 該項研究由衷感到自豪，但同時也感到緊迫。

《未來簡史》將能源視為(wei) 人類發展的關(guan) 鍵資源之一，我們(men) 的研究是為(wei) 可持續發展提供能源保障，同時，麵對日益嚴(yan) 峻的環境問題，我們(men) 倍感緊迫，希望早日邁向聚變能應用，助力碳中和目標。

雖然我國對於(yu) 磁約束聚變的研究起步較晚，但後來者居上，依托EAST裝置，我們(men) 成功實現了從(cong) 並跑到部分領跑的跨越。與(yu) 此同時，我們(men) 也要看到自身的短板，我們(men) 希望通過自身的努力實現全麵領先的跨越。

我們(men) 的目標很堅定，就是要讓聚變能的第一盞燈點亮在中國，為(wei) 了這個(ge) 目標，所有聚變人將心無旁騖、全力以赴！


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