当代版“夸父追日” 我国离实现“人造太阳”还有多远？

【导语】太阳亿万年来为地球供能，科学家设想在地球模仿太阳释放能量方式以获取清洁能源，“人造太阳”可控核聚变技术正将此变为现实，我国2024年将其列为重点支持领域。2025年我国可控核聚变研究不断取得新(xīn)进(jìn)展，多技术路径积(jī)极(jí)探(tàn)索(suǒ)。目(mù)前(qián)，我(wǒ)国(guó)对(duì)可控核聚变研究历史悠久(jiǔ)，合(hé)肥(féi)的超级工程BEST装置将于2027年底建成并首次演示聚变能发电。此外，科研院所、龙头企业、初创团队纷纷入局，多路线同步验证，各地也依托自身优势积极布局，加速可控核聚变商业化进程。

太阳，亿万年来为地球提供光和热，科学家们设想，如果能在地球上模仿出太阳释放能量的方式，是不是就能获得取之不尽的清洁能源了？这一设(shè)想(xiǎng)正(zhèng)在(zài)我国的实验室和大科学装置中逐步成为现实，也就是被业界称为“人造太阳”的可控核聚变技术。2024年工信部、科技部等七部门发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，将核聚变列为重点支持领域。在地球上建造出可以无限供能的“人造太阳”，还有多远？

可控核聚变！

“人(rén)造(zào)太(tài)阳(yáng)”探(tàn)索(suǒ)未(wèi)来(lái)能(néng)源(yuán)

“人(rén)造(zào)太(tài)阳(yáng)”是(shì)要(yào)在(zài)地(de)球(qiú)上(shàng)创(chuàng)造(zào)类(lèi)似(shì)太(tài)阳(yáng)内(nèi)部(bù)的(de)环(huán)境(jìng)，模(mó)拟(nǐ)它(tā)发(fā)光(guāng)发(fā)热(rè)的(de)过(guò)程(chéng)，并(bìng)让(ràng)这(zhè)种(zhǒng)反(fǎn)应(yīng)持(chí)续(xù)稳(wěn)定(dìng)运(yùn)行(xíng)。

相比现在的核电站，这种方式能量密度更高，材料几乎取之不尽，而且放射性污染更低，安全性也更高。

2025年，我国可控核聚变研究不断传来新进展。1月，我国全超导托卡马克实验装置“东方超环”实现1亿摄氏度等离子体稳态运行1066秒，刷新世界纪录；3月，“中国环流三号”首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”运行。

与此同时，科研机构和企业也在积极探索多条技术路径，力求在不同技术方向上寻找可能的突破口。可控核聚变，正在向更高水平的可控性与稳定性迈进。

“人造太阳”怎么造？

探秘大装置BEST

我国对可控核聚变的研究始于上世纪50年代，经过几十年的探索，不仅取得了基础科研的突破，在工程技术领域，也已经走在世界前沿。在合肥未来大科学城，一个建造“人造太阳”的超级工程正在紧张施工。

总台央视记者张春玲：这里是合肥未来大科学城，紧凑型聚变能实验装置BEST正在紧张地施工，它的目标是要在地球上第一次演示用聚变能点亮第一个灯泡。就好像是要把太阳困在笼子里，让它发电。

中国科学院合肥物质院等离子体所工程师蔡其敏：在未来托卡马克主机系统安装的区域，未来高达1亿度等离子体的运行就在这里。在我们的装置里面，冰火两重天，1亿摄氏度的高温等离子体要与零下269摄氏度的低温共同存在一个罐体里(lǐ)面(miàn)。

总(zǒng)台(tái)央(yāng)视(shì)记(jì)者(zhě) 张(zhāng)春(chūn)玲(líng)：在(zài)地(de)球(qiú)上(shàng)实(shí)现(xiàn)可(kě)控(kòng)核(hé)聚(jù)变(biàn)需(xū)要(yào)达(dá)到(dào)1亿(yì)摄(shè)氏(shì)度(dù)甚(shén)至(zhì)更(gèng)高(gāo)，比(bǐ)太(tài)阳(yáng)中(zhōng)心(xīn)的(de)温(wēn)度(dù)还(hái)要(yào)高(gāo)出(chū)数(shù)倍(bèi)，地球上没有任何一种材料能够承受如此高温。

为了攻克这些难题，科学家们研发出了托卡马克装置，其工作原理是利用强磁场形成一个环形的“磁笼”，将高温等离子体悬浮在真空室中央，使其与容器壁完全隔离，从而避免高温对容器壁的破坏，实现安全稳定的聚变反应。这样的超级装置，需要一个超级工厂。

按照计划，BEST装置将于2027年底建成，之后将在世界上首次演示聚变能发电。而与BEST装置紧紧相邻的，就是建造它的工厂——“聚变堆主机关键系统综合研究设施”大科学装置，它还有一个特别的名字叫“夸父”。

中国科学院合肥物质院等离子体所工程师蔡其敏：这些系统在市面上面大家都买不到，它都是非标准的。所以哪怕一颗螺丝钉，可能都要我们自己去设计、自己去加工、自己去测试、自己去运行。

从空中俯瞰这个超级工厂，你会发现，这个工厂由14栋单体建筑构成，每一栋都是某一关键领域的超级实验室，这里一共正在验证和设计制造着与可控核聚变相关的19个子系统。

这是强流直线等离子体装置“赤霄”，每平方米每秒钟可极速喷射出10的24次方——即亿亿亿个粒子，一次可连续运行24小时以上，对新研制的“人造太阳”壁材料进行充分检测。

这是给人造太阳加温的“锅炉”——射频波加热系统和中心束加热系统，它们同时作用，相当于数万台微波炉同时工作。

这里正在制备的是用于产生强磁场的超导磁体，它们可以产生地球磁场十多万倍的磁场信号。别看它们现在有几十厘米粗，实际上，它们是由比头发丝还细的超导线一点点缠绕出来的。

而这个像橘子瓣一样造型的装置，叫八分之一真空室，它高度达到19.5米，有六层楼那么高，重达300吨。未来，上亿摄氏度的高温等离子体就是在这个舱室里面悬浮。这些研究设施，不仅可以生产出BEST核心部件，也可以制造出全球最先进的聚变装备。

中国科学院合肥物质院等离子体所工程师蔡其敏：我们每一个平台，对标的都是全世界最领先的这些实验室，而且我们的参数比他们还要高。所以未来别人能做的我们也能做，别人不能做的，我们还能做。

多路线同步验证

探索不同“造太阳”方案

聚变能源作为未来能源中最具潜力的形态，目前已经开始走出实验室迈向工程应用。记者在调研中注意到，不仅是科研院所，一些龙头企业、初创团队，也纷纷加入“聚变能源”这个赛道，提出自己的解决方案。

在河北省紧凑型聚变重点实验室，这个由龙头能源企业主导的可控核聚变实验正在紧张进行。大屏幕上，数字显示13032，这是实验放电次数的统计，从去年一月份到现在，除了检修，几乎从未间断。

新奥能源研究院聚变实验首席科学家石跃江：我们大概10分钟会放一次电，反复去尝试去优化我们的整个运行的控制参数，达到我们的实验目标。

低成本、快速试错、技术迭代，是商业化团队的目标。不仅如此，在可控核聚变等离子体材料的选择上，他们也从成本角度出发，另辟蹊径。传统的研究团队大多采用氢的同位素氘和氚作为燃料，而这个托卡马克实验装置里放的是“氢和硼”。

新奥能源研究院院长刘敏胜：氢就是水里面正常的氢，硼常规的都有，它没有什么稀缺(quē)性(xìng)，价(jià)格(gé)极(jí)其(qí)便(biàn)宜(yi)，所(suǒ)以(yǐ)才(cái)能(néng)导(dǎo)致(zhì)我(wǒ)产(chǎn)生(shēng)的(de)聚(jù)变的电能够便宜。第二个它的产物只有氦，氦是直接能发电的，它不需要用蒸汽转化，所以它的发电效率能够做到90%以上。

团队从成本、效率和安全等角度，提出了全新的聚变能研究路线。不过就像硬币都是两面，这个路线要将等离子体加热到10亿度甚至更高，挑战飙升。经过研判，他们提出了阶梯加热路线。

新奥能源研究院院长刘敏胜：第一个是用变压器的原理，它能够加热到几百万度。第二个是用类似微波炉的原理，加热到几千万度甚至到亿度。然后中性束用的是高能物理里面加速的原理，它把粒子加速到十几亿甚至上百亿摄氏度，它的原理很简单，我用更高的温度加到等离体里面，温度就上来了。

为了达到更高的加热目标，团队还在升级全新一代的托卡马克装置，希望它能够冲刺更高的参数指标，为聚变研究贡献出自己的探索。

百花齐放

商业聚变能源产业未来可期

我国作为能源消费(fèi)大(dà)国(guó)，对(duì)清(qīng)洁(jié)能(néng)源(yuán)需(xū)求(qiú)迫(pò)切(qiè)。采访(fǎng)中(zhōng)专(zhuān)家(jiā)告(gào)诉(su)我(wǒ)们(men)，可(kě)控(kòng)核(hé)聚(jù)变(biàn)一(yī)旦(dàn)实(shí)现(xiàn)商(shāng)业(yè)化(huà)落(luò)地(de)，也(yě)许(xǔ)将像蒸汽机的出现一样，带来新一轮的技术革命。记者在调研中发现，依靠我国在这一领域中研发基础和产业链配套，不少商业团队已经开始迅速入局，未来这一领域或者会像我国商业航天的发展一样，百花齐放、活力迸发。

在四川成都这个产业园的厂房内，一套全新的核聚变研发装置样机已经搭建完成。这个20米长像圆桶一样的装置有一个专业的名字叫“直线型场反位型聚变装置”。现在，设备已经被实验气体形成的等离子体充满，等待放电。