中国人造太阳今天20岁了 见证中国聚变研究从跟跑到领跑

2006年9月28日，安徽合肥西郊的科学岛上，一颗“人造太阳”缓缓升起。当日，全超导托卡马克核聚变实验装置EAST顺利完成了首次放电实验，获得了电流200千安、持续时间接近3秒的高温等离子体放电，由此成为全球首个建成并成功运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。

这一天，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所自主设计并研制的全超导托卡马克核聚变实验装置EAST，首次实现了高温等离子体放电，正式宣告建成运行，使中国成为世界上首个建成全超导托卡马克的国家。

万物的生长依赖太阳，而太阳的能量源自其内部的核聚变反应——在极端高温和高压条件下，氢原子聚变为氦原子，同时释放出巨大的能量。人类能否在地球上制造出一个“人造太阳”，从而实现清洁能源源源不断供应的梦想？20世纪中叶，人类开启了核聚变能源研究。科学家们探索出多种模拟途径，其中一种叫做“托卡马克”的装置，通过磁约束来实现受控核聚变，如同一条螺旋形的“磁跑道”，将高温等离子体锁住，以达到核聚变的目的。

1985年，HT-6M装置在合肥科学岛等离子体物理研究所建成并投入运行。20世纪70年代，中国科学院组建了托卡马克研究课题组，在合肥设点布局、开展研究。到20世纪90年代，等离子体物理研究所用生活物资从国外换回一台核聚变装置，老一辈科学家带领团队在简陋的实验室里安放车床，亲自动手进行改造，先后建成了常规磁体托卡马克HT-6B、HT-6M，以及我国第一个圆截面超导托卡马克核聚变实验装置“合肥超环”HT-7。

在研制HT-7之后，科学家们提出了建设国际首台全超导托卡马克装置的构想，这意味着所有线圈都要采用超导材料，在国际上尚无先例可循。中国工程院院士万元熙接手这一项目时已年近六十，尽管因病胃部被切除五分之四，仍坚持奋战在一线，带领团队攻克了超导磁体等核心难题，实现了所有关键部件的自主研制。

在几代科学家的共同努力下，EAST的成长颇为“争气”。2006年首次高温等离子体放电仅持续3秒，2012年长脉冲高约束模运行达到30秒，2016年突破60秒，2017年达到101秒，2023年突破403秒。一次次突破不仅意味着时间越来越长，更意味着一个个科学和工程难题被逐一攻克。如何把上亿摄氏度的等离子体“关”得更久？如何让热量不至于把装置“烤坏”？如何让磁场、加热、真空、冷却、控制等几十个子系统长时间稳定协同？

托卡马克并非一台普通机器，而是一项“大科学工程”。EAST拥有20多个子系统、近百万个零部件，体量相当于5架民航客机。20年来，它累计开展等离子体运行实验已超过16万次。2025年1月20日，EAST的第150425次实验实现了1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，这标志着人类首次在实验装置上模拟出未来聚变堆高效稳态运行所必备的条件，也将我国磁约束核聚变研究进一步推向工程化探索阶段。

如今已20岁的EAST拥有核心技术200多项、专利2000余项，已经实现了设计之初的全部科学目标，但远未到退休之时，仍在不断升级改造，继续为新一代核聚变装置的预研工作服务。它的一路成长，见证了中国聚变研究事业从跟跑到并跑，再到如今部分领跑的历程，还经常为ITER（国际热核聚变实验堆）等世界大科学计划“打样”。

在它身边，新的大科学聚变装置正在加速推进。聚变堆主机关键系统综合研究设施CRAFT承担着聚变堆关键系统和部件的研发与测试任务。紧凑型聚变能实验装置BEST则瞄准从“实验”走向“聚变能演示”的关键一步，力争2027年建成，建成后将演示聚变能发电。

有人说，核聚变永远还要五十年。这句话恰恰说明这件事何其艰难。20岁的EAST以其16万次的实验告诉我们，伟大的科学发现鲜有一鸣惊人，更多的是漫长、沉默、反复的等待。终有一日，来自“人造太阳”的光将穿过漫长等待，点亮万家灯火。