在人类探索清洁能源的征程中,一场静默却震撼的革命正在上演。当合肥科学岛的"东方超环"EAST装置将1亿摄氏度的等离子体稳定约束1066秒时,这项突破不仅刷新了世界纪录,更将人类获取终极能源的进程向前推进了一大步。这个温度相当于太阳核心的6.7倍,在超导磁体构建的"无形牢笼"中,等离子体持续燃烧了近18分钟,创造了核聚变研究领域的新里程碑。
回溯至四十年前,中国核聚变研究尚处于起步阶段。1984年,中科院等离子体所引进的苏联T-7装置,其超导线圈磁场强度仅为2特斯拉,不足当前EAST装置的十分之一。当时的科研条件极为艰苦,实验人员需手动调节数百个参数,每次实验后都要花费两周时间检修被等离子体灼伤的装置内壁。这段"解剖麻雀"的岁月,为中国核聚变研究奠定了坚实基础。
转折点出现在2006年。完全自主设计的EAST装置建成投运,这个集超高温、超低温、超高真空、超强磁场、超大电流等极端环境于一体的"人造太阳",实现了1亿℃等离子体与-269℃超导线圈的冰火共存。2009年7月的一次实验中,等离子体突然失控撞击第一壁,价值上亿元的钨铜合金装甲被烧蚀出拳头大的凹坑。面对挫折,科研团队连夜改进磁约束算法,仅用三个月就将等离子体约束时间提升至60秒,展现了中国科学家的韧性与智慧。
2017年,EAST实现101秒高约束模式运行,这一突破如同打开了一道闸门。研究人员发现,当等离子体密度达到每立方米10^20个粒子时,会触发"密度极限"现象,类似过度膨胀的气球突然爆裂。经过持续攻关,2023年4月,科研团队通过调控钨靶板物理条件,首次证实托卡马克密度自由区的存在。这项发表于《科学进展》的成果,使EAST在403秒运行时将等离子体密度提升了30%,为核聚变研究开辟了新路径。
这些突破的背后,是无数精密设计的支撑。EAST装置中,由头发丝细的超导线绕制的D形磁体,通着8000安培电流,产生的磁场足以抬起一艘航母。装置内壁的钨铜合金装甲,则要承受20兆瓦/平方米的热负荷——相当于火山岩浆热流的十倍。中科院工程师形容这是"用蛛丝兜住熔岩"的挑战,团队为此进行了16万次实验,才攻克这一技术难题。
2020年,中国核聚变研究实现从跟跑到领跑的关键跨越。新一代"人造太阳"中国环流器二号M装置实现首次放电,其等离子体电流能力达到2.5兆安培,离子温度可达1.5亿度。中核集团核工业西南物理研究院聚变科学所副所长钟武律指出,这标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的全链条技术,为未来商用聚变堆建设奠定了基础。
如今,EAST装置积累的200多项核心技术、2000余项专利,正在转化为下一代中国聚变工程实验堆的蓝图。在全球最大的国际热核聚变实验堆ITER屡遭延期的背景下,中国团队用403秒到1066秒的持续突破,悄然改写着人类获取终极能源的时间表。正如等离子体所创始人陈春先所言:"我们不是在追赶太阳,而是要创造新的恒星。"这场静默的革命,正在为人类能源革命书写新的篇章。












