新華社合肥1月20日電 題：人類向著聚變能源開發(fā)邁出一大步

新華社記者徐海濤、何曦悅

有中國(guó)“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）20日在此間創(chuàng)造新世界紀(jì)錄——首次完成1億攝氏度1066秒“高質(zhì)量等離子體運(yùn)行”。這是中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)向著聚變發(fā)電的未來邁出的一大步，也是人類向著清潔能源未來邁出的一大步。

1月20日，EAST物理實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)成功后慶祝。新華社記者 周牧 攝

1億攝氏度1000秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，這些關(guān)鍵詞共同組成的是聚變研究中一個(gè)里程碑式的門檻。

“1000秒”的意義之所以重大，在于長(zhǎng)脈沖高約束模達(dá)到1000秒，充分驗(yàn)證了聚變裝置的系統(tǒng)集成能力和高參數(shù)等離子體穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。這是未來聚變堆持續(xù)發(fā)電的基礎(chǔ)。

此次新紀(jì)錄由中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所的科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造，比他們?cè)?023年創(chuàng)造的世界紀(jì)錄——穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行403秒，足足多了600多秒。

中國(guó)“人造太陽(yáng)”再創(chuàng)新紀(jì)錄不僅點(diǎn)燃了科學(xué)島上的一個(gè)不眠夜，也讓國(guó)際聚變科研界“燃”了起來。

EAST之所以被稱為“人造太陽(yáng)”，是因?yàn)槠鋼碛蓄愃铺?yáng)的核聚變反應(yīng)機(jī)制。包括中國(guó)團(tuán)隊(duì)在內(nèi)，全球都將“人造太陽(yáng)”作為解決人類能源問題的“終極答案”之一。

由于實(shí)現(xiàn)核聚變的原材料在地球上極豐富，且排放無(wú)污染，如果能利用可控核聚變反應(yīng)在地球上造出一個(gè)“太陽(yáng)”，人類就如同擁有了一座原料不竭且無(wú)污染的發(fā)電廠，從而實(shí)現(xiàn)水清天藍(lán)、能源永續(xù)。

這是1月15日拍攝的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）。新華社記者 黃博涵 攝

核聚變能開拓的想象空間，遠(yuǎn)不止“發(fā)電”這么簡(jiǎn)單。在世界多部科幻小說、科幻電影中，核聚變飛船頻頻出現(xiàn)，成為宇宙航行的利器。

在現(xiàn)實(shí)中，科學(xué)家們告訴記者，核聚變飛船并非空想，人類未來確實(shí)有可能利用核能這種高效能源飛出太陽(yáng)系，成為真正的太空文明。

為了聚變能源的夢(mèng)想，全球科學(xué)家們已經(jīng)努力70余年。但目前，全球核聚變實(shí)驗(yàn)裝置離真正實(shí)現(xiàn)發(fā)電還有一定距離，主要面臨的挑戰(zhàn)包括必須能達(dá)到上億度高溫、長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)態(tài)運(yùn)行并且具有可控性等。這也正是EAST不斷加速奔赴的方向。

“一個(gè)聚變裝置要達(dá)到千秒量級(jí)的穩(wěn)定可靠，確保實(shí)現(xiàn)等離子體的長(zhǎng)脈沖穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，未來的聚變電站源源不斷發(fā)電才有可能。”中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長(zhǎng)、等離子體物理研究所所長(zhǎng)宋云濤說。

他說，實(shí)現(xiàn)“1億度1千秒高約束模”將聚變能源的研發(fā)進(jìn)程往前推進(jìn)了一大步。

實(shí)驗(yàn)參數(shù)跨越的背后是基礎(chǔ)研究和工程技術(shù)的跨越。中國(guó)EAST裝置上有核心技術(shù)200多項(xiàng)、專利2000余項(xiàng)，匯聚“超高溫”“超低溫”“超高真空”“超強(qiáng)磁場(chǎng)”“超大電流”等尖端技術(shù)于一爐。自2006年EAST建成運(yùn)行以來，已經(jīng)開展了20余輪物理實(shí)驗(yàn)，等離子體運(yùn)行次數(shù)超過15萬(wàn)次。

中國(guó)向著“終極能源夢(mèng)想”更近一步的成果，也將造福全球。

2006年，中國(guó)正式成為全球最大“人造太陽(yáng)”國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）的參與方，在這個(gè)被視為全球各國(guó)共同“種太陽(yáng)”的國(guó)際大科學(xué)工程計(jì)劃中，等離子體所是中方任務(wù)的主要承擔(dān)單位之一。

長(zhǎng)期以來，EAST團(tuán)隊(duì)通過開放共享的建制化管理模式，在第一壁材料等研究領(lǐng)域國(guó)際領(lǐng)先，能為ITER提供長(zhǎng)脈沖穩(wěn)態(tài)高溫等離子體運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，一直都是ITER和多國(guó)聚變專家青睞的合作對(duì)象。

2024年年初，ITER實(shí)驗(yàn)運(yùn)行部門負(fù)責(zé)人等百余名中外科學(xué)家曾在EAST開展聯(lián)合物理實(shí)驗(yàn)，為ITER的未來運(yùn)行“打樣”，提前演示并攻克相關(guān)技術(shù)難題。

宋云濤介紹，等離子體所與全球50多個(gè)國(guó)家超過120家科研機(jī)構(gòu)建立了穩(wěn)定的交流與合作關(guān)系，還助力東南亞、西亞、南美、北非等地核聚變新興國(guó)家的相關(guān)學(xué)科和實(shí)驗(yàn)裝置建設(shè)。

1月20日拍攝的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）控制大廳。新華社記者 周牧 攝

過去幾年里，EAST在長(zhǎng)脈沖高約束模運(yùn)行連續(xù)創(chuàng)造了60秒、100秒、403秒等重大突破，這讓中國(guó)在核聚變研究領(lǐng)域躋身全球第一梯隊(duì)行列，也為全球聚變堆建設(shè)提供重要參考。

此次EAST創(chuàng)造紀(jì)錄采用的高約束等離子體運(yùn)行模式效率高、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，也正是ITER、中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）等未來聚變實(shí)驗(yàn)堆和工程堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基本模式。

“希望通過EAST擴(kuò)大國(guó)際合作，早日實(shí)現(xiàn)核聚變能源為人類所用。”宋云濤說。

據(jù)悉，在EAST所在的安徽省合肥市，下一代“人造太陽(yáng)”中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆已完成工程設(shè)計(jì)。根據(jù)中國(guó)磁約束核聚變路線圖，未來將瞄準(zhǔn)建設(shè)世界首個(gè)聚變示范電站。