我国"人造太阳"实现千秒级高约束运行 五破世界纪录彰显核聚变技术领先优势

问题:聚变发电的核心难点在于“既要热、又要稳、还要久”。

实现可控核聚变,不仅需要将等离子体加热到上亿摄氏度,还要在强磁场约束下把高温等离子体稳定维持足够长时间,减少能量损失与不稳定扰动,并在长时间运行中处理等离子体与材料壁面相互作用带来的热负荷、杂质污染与器件寿命等工程挑战。

长期以来,国际聚变研究普遍面临“短脉冲可达高参数、长脉冲难保高质量”的瓶颈。

原因:EAST此轮取得突破,来自系统性能力提升与关键技术集成。

一方面,装置围绕长脉冲运行需求,持续推进加热、低温、真空、诊断等子系统升级,尤其在散热与热管理方面补齐短板,通过更高效的水冷与部件耐热设计,为千秒级稳定运行提供工程保障。

另一方面,团队在物理控制与运行模式上协同发力,围绕高约束模式下位形控制、射频加热与电流驱动、边界与壁相互作用调控等关键环节进行联合攻关,使得高约束状态能够在更长时间尺度上保持可重复、可控。

影响:此次实现1亿摄氏度1066秒高约束模式运行,意味着我国在“高温+高约束+长时间”的综合指标上进一步站到国际前列,也为聚变装置从实验验证向工程验证跨越增添了关键证据链。

回顾“十四五”以来EAST多次刷新纪录,从亿度量级高温维持到千秒级长脉冲,再到高约束模式持续时间不断延长,体现出我国在超导托卡马克长期稳态运行技术体系上的连续迭代能力。

更重要的是,高约束模式被普遍视为未来聚变堆实现高增益运行的重要路径之一,长时间保持高约束,将为大型装置运行策略、控制算法、部件热负荷管理与可靠性评估提供可直接对标的实验数据,对国际热核聚变实验堆(ITER)及后续示范堆的运行研究也具有参考意义。

对策:面向下一阶段目标,业内建议以“稳态、可靠、可维护”为主线,进一步夯实工程化基础:一是继续提升长脉冲运行的可重复性与稳定裕度,强化对边界不稳定与杂质输运的实时监测和主动控制,降低运行窗口对个别参数的敏感性;二是面向堆级工况开展材料与部件寿命验证,特别是高热流部件、第一壁与偏滤器等关键部位的耐受能力与更换维护机制;三是推动物理与工程一体化验证,围绕能量闭合、热管理、电源与控制系统协同、数据驱动的运行优化等形成成套能力;四是在开放合作框架下加强与国内外大科学装置的对标试验与数据共享,促进标准、评估方法和工程经验的互认。

前景:从“能做出来”到“能用起来”,聚变能源仍需跨越多道关口。

长脉冲高约束运行纪录的刷新,表明关键科学与工程问题正在被逐步拆解并可验证地推进。

下一步,随着我国聚变研究向更高参数、更强约束、更长时间、更高可靠性迈进,相关技术也有望带动超导、低温、精密控制、先进材料与高端制造等领域协同发展。

可以预期,在持续攻关与体系化建设支撑下,聚变能源从实验装置走向工程示范的路径将更为清晰,但仍需保持长期投入与耐心,以稳步积累换取决定性突破。

从追赶到并跑,再到领跑,中国核聚变研究的跨越式发展,折射出我国科技创新实力的整体跃升。

在探索清洁能源这条荆棘之路上,中国科研工作者以二十年磨一剑的韧劲,将一个个"不可能"变为现实。

当人造太阳照亮人类能源未来时,这份坚持与创新精神,也必将激励更多科技工作者勇攀高峰,为人类文明进步贡献中国智慧。