4月12日，世界首个全超导托卡马克东方超环（EAST）装置在第122254次实验中成功实现了403秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行。

50多年来，等离子体所“人造太阳”研究团队不断冲破极限，为“人造太阳”注入一缕缕光芒，让聚变能的“第一盏灯”在中国点亮。

核聚变实现的曙光展现

“人造太阳”，一个世界前沿科技领域——受控核聚变。

对核能的利用，主要包括核裂变和核聚变。大家比较熟悉的是核裂变。而为地球提供光和热的太阳，其能量来源是核聚变反应。与核裂变不同，核聚变反应不产生核废料，也不产生温室气体，原料可从海水中提取，清洁又稳定。

“种太阳”，有多难？要在人工控制条件下，实现等离子体的离子温度达到1亿摄氏度以上。要制造出容器，承载1亿摄氏度的等离子体。要把1亿摄氏度以上的时间保持得足够长，直到满足稳定发电需要。

4月12日21时，正在运行的中国大科学装置“人造太阳”、世界首个全超导托卡马克东方超环（EAST）装置取得重大成果，在第122254次实验中成功实现了403秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世界纪录。

“这次突破的主要意义在于‘高约束模式’。”中国科学院合肥物质科学研究院副院长、等离子体所所长宋云涛说，托卡马克装置等离子体运行模式可以分为H高约束模式、L低约束模式以及超级I模式等。在高约束模式下，粒子的温度、密度大幅提升。长时间高约束模式运行为实现可控核聚变奠定坚实的物理基础。此前的高约束模式运行世界纪录是EAST于2017年创造的101.2秒，这也让EAST成为世界上第一个实现稳定高约束达到百秒量级的托卡马克装置。

为什么是400秒，而不是300秒或者500秒？“这和目前正在建设的全世界最大的国际热核聚变实验堆（ITER）有关。”蔡其敏说。

ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托卡马克。2006年5月，经国务院批准，中国ITER谈判联合小组代表中国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。协定方包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家，覆盖的人口接近全球一半。在这一国际合作项目中，中国承担了约9%的采购包研发任务，实现了向欧美发达国家的技术输出，让“中国设计”应用于国际大科学工程。

蔡其敏说：“ITER预计2030年后正式运行，其目标之一就是500WM聚变功率，高约束模式下维持时间超过400秒。”

此次EAST装置取得的重大创新成果，为ITER的运行和中国自主建设运行聚变堆提供了重要的实验基础。

“我们已经看到了核聚变实现的曙光。”蔡其敏说。

“跟跑、并跑”到“部分领跑”，奋力攀爬新高度

高11米、直径8米，顶端飘扬着五星红旗……EAST装置形如巨罐，腹中大有乾坤。

“EAST集成超高温、超低温、超高真空、超强磁场、超大电流等条件。”中科院合肥物质科学研究院副院长、等离子体所所长宋云涛说，尖端技术“熔于一炉”，体现国家综合科技实力。

“为达到超高温，EAST用4种大功率加热系统，相当于几万台微波炉一起加热。”等离子体所副研究员王腾说，地球上最耐热的材料只能承受几千摄氏度，为承载上亿摄氏度的高温等离子体，科学家用磁场做“笼子”，达到地球磁场强度约7万倍。

历经7年研发、17年改造升级，如今EAST拥有核心技术200多项、专利2000余项，上百万个零部件协同工作。

回首40多年前，初代装置HT-6B仅能实现等离子体运行，在国际上处于“跟跑”。

路遥而不坠其志。时任所长霍裕平等人分析发展趋势，判断超导将是未来关键技术。经费紧张，他们用两火车皮羽绒服等物资，从国外换回超导实验装置，重新设计改造成新装置HT-7。

HT-7运行18年取得多项突破，2003年实现超过1分钟的等离子体放电，标志着我国实现聚变能研究从跟随到并进的跃升。

研制HT-7后，等离子体所敢为天下先，提出建设国际首台全超导托卡马克装置设想，这在国际上尚无先例。那时宋云涛20多岁，出国求学时提及此事，他的外国导师直摇头：“中国不可能建成，你们不具备这个技术。”

“我还没出生时，中国的卫星就已经上天。我们几代人追这个梦，它一定会实现。”宋云涛说。

EAST的成功令人惊叹：2012年，实现411秒2000万摄氏度等离子体运行；2016年，实现5000万摄氏度102秒等离子体运行；2017年，实现101秒高约束模等离子体运行；2021年，实现1.2亿摄氏度101秒等离子体运行……

今年4月EAST创造新纪录后，英国原子能委员会主席伊恩·查普曼、美国通用原子公司副总裁韦恩·所罗门等人发来贺信说，这个重大成果给国际聚变研究带来极大信心，证明了“团队奉献精神和创新工作”。

据了解，EAST国产化率超90%，80%的关键设备、材料自主研发，控制、加热、诊断等技术世界先进。

自立自强、勇攀高峰，一代代科研工作者的精神内核，支撑起中国“人造太阳”的强大内核。

“把聚变研究变成工程实践的第一步”

如今，EAST成为国际磁约束聚变装置中最前沿的国际开放平台之一。今年5月6日，磁约束聚变能研究开放创新试点在安徽省合肥市正式启动，这是中科院启动的首个开放创新试点领域。中国科学家正依托EAST这一国际一流聚变研究共享基础设施，携手全球科学家创新开展覆盖全球时区的EAST“三班制”物理实验，朝着人类终极能源加速前进。

据介绍，围绕HT-7、EAST等大科学工程项目的建设和运行以及深度参与ITER计划，等离子体所与欧美俄日等40多个国家和地区超过120家科研机构建立了稳定的交流与合作关系。磁约束聚变实验装置成为国家开放共享大科学装置标杆之一，帮助东南亚、西亚、南美、北非等地核聚变新兴国家的相关学科研究和实验装置建设。EAST装置实验数据对全球开放共享，全球合作者可无障碍远程参与。

目前，中法聚变联合中心、中俄超导联合质子中心、中美国际托卡马克合作研究中心、国际聚变能联合中心等相继落成并运行，不断产出具有国际影响力的重要创新成果。

“‘人造太阳’需要全球科学家历经多代人的艰辛，合作研究才能成功。”李建刚希望有更多年轻人加入。“能把人类梦想、国家需求和科学家兴趣完美结合，极其幸运！”

距EAST不远处，一个新大科学装置——聚变堆主机关键系统综合研究设施正在建设。下一代“人造太阳”中国聚变工程实验堆已完成工程设计，未来瞄准建设世界首个聚变示范堆。

最后

50多年来，等离子体所的科学家们不断挑战极限，为人造太阳注入光芒，勇敢地开辟聚变能源的未来。他们的辛勤努力和智慧让我们看到了无限的可能性。如今，他们的壮举让中国成为了聚变能源研究的领导者。

让我们一起为科技巨人和他们的团队鼓掌，向他们致敬！他们的点亮太阳的壮举不仅让我们感叹科学的力量，更激励着我们在追求梦想的道路上勇往直前。相信在科学的引领下，我们将迎来更多的奇迹和惊喜，为人类的未来点亮更多的灯塔！

文章来源： ​人民日报海外版，码头愤青，上观新闻