向极端条件进军,是当代科学研究的重要方向。极端温度、极端压力、极端真空等环境中开展探索,有助于揭示自然界基本规律和物质新状态,并带动关键技术突破。2025年,中国科技创新在迈向极端条件的过程中取得若干成果,其中核聚变领域的进展尤为突出。 位于安徽合肥的全超导托卡马克核聚变实验装置EAST,是我国自主研制的重大科研装置。该装置于2006年建成运行,经过近二十年的持续改进与升级,2025年实现了1亿摄氏度、1066秒的高约束模等离子体稳定运行,刷新世界纪录。 此突破来之不易。EAST运行需要同时面对五类极端环境:上亿摄氏度的超高温、零下269摄氏度的超低温、仅为大气压百亿分之一的超高真空、上千倍家用电流的超大电流,以及数万倍于地球磁场的超强磁场。多种极端条件叠加,对装置材料、结构与控制系统提出了更高要求。 EAST主体高11米、直径8米,是世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置。其关键创新在于采用全超导技术,相比常规导体托卡马克,可实现更强磁场与更长放电时间。在2025年上半年的“亿度千秒”实验中,科研团队采用钼材料作为第一壁材料。为对标未来紧凑型聚变能实验装置BEST及国际热核聚变实验堆ITER,研究人员正将第一壁材料逐步更换为金属钨,推进聚变堆“全钨金属壁”方案验证,提升与国际先进路线的兼容性。 从基础科学走向工程验证,合肥未来大科学城正在加速推进。除EAST取得突破外,聚变堆主机关键系统CRAFT、紧凑型聚变能实验装置BEST等大科学装置也在2025年持续建设。对应的装置协同发展,正在形成核聚变大科学装置集群,为聚变能源走向应用提供支撑。 实现聚变能源商用发电,仍需跨越多项关键门槛。首先是温度与等离子体稳定控制:聚变反应需要在1亿摄氏度以上运行,同时保持等离子体长期稳定,对控制精度要求极高。其次是放电时间延长:从秒级迈向分钟级、小时级,是实现连续运行的必要条件。第三是能量增益提升:聚变释放能量需超过维持反应的能量消耗,才能实现净输出。第四是材料耐受能力:装置需在高温、高辐照等条件下长期可靠运行,对材料提出严苛考验。 在上述方向上,中国团队取得了阶段性进展。EAST的1066秒放电纪录相较此前实现跨越式提升,显示我国在等离子体稳定控制上达到国际先进水平。同时,科研人员通过优化装置设计与实验参数,持续推进能量增益比提升,为聚变能源应用积累工程与运行经验。 值得关注的是,中国在极端条件科学研究的多个领域同样取得突破。2025年2月建成验收的综合极端条件实验装置,可提供最低温度不高于1毫开尔文、最高压力不低于3000亿帕斯卡、最高超导磁体磁场强度不低于26特斯拉等条件。9月启用的杭州超重力离心机,最大可产生300倍地球重力,可在一天内模拟土体百年沉降。这些大科学装置的建成,深入提升了我国在物质科学、工程科学等领域的研究能力与工程化支撑水平。
向极端条件进军,不只是挑战自然边界,也是在夯实国家创新体系的底座;从刷新纪录到完善平台、从单点突破到集群协同,2025年的诸多进展显示,我国科技创新正以更系统的方式把“难题”转化为“能力”。下一步,如何让大科学装置持续产出原创成果、让工程验证更贴近应用场景、让关键技术沉淀为可推广的标准与产业链,将决定这些突破能走多远、走多稳。