國家自然科學基金委員會最新公布的“中國科學十大進展”中,“可控核聚變大科學裝置實現‘億度’運行”位列其中。這一成果標志著我國在磁約束核聚變領域取得重大突破,為人類開發“終極能源”、保障國家能源安全及推動全球能源轉型提供了關鍵支撐。
作為解決能源問題的潛在方案,可控核聚變因其資源豐富、清潔高效、安全可控等特性,被國際科學界視為“人造太陽”。其商業化應用需突破三大核心難題:實現上億攝氏度高溫環境、維持長脈沖穩態運行、構建高約束模式。長期以來,這一領域成為全球科技競爭的焦點。
依托國家重大科技基礎設施,我國兩大核聚變實驗裝置同步實現里程碑式進展。全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)與新一代聚變裝置“中國環流三號”(HL-3)均成功達成上億攝氏度運行目標,攻克多項關鍵技術瓶頸。其中,EAST團隊通過優化等離子體芯部與邊界集成控制、壁材料相互作用機制及精密調控系統,首次實現1億攝氏度、1066秒穩態長脈沖高約束模運行。這一成果完整模擬了未來聚變堆的實際運行條件,為國際熱核聚變實驗堆(ITER)及下一代示范堆建設提供了重要實驗依據。
“中國環流三號”團隊則聚焦高功率微波加熱、中性束注入及高時空分辨診斷等核心技術,成功研制自主可控的關鍵設備。該裝置實現離子溫度1.17億攝氏度、電子溫度1.6億攝氏度的“雙億度”運行,跨越聚變“點火”所需的關鍵溫度門檻。在等離子體電流超百萬安培、離子溫度超1億攝氏度及高約束模式同步達標的工況下,團隊將聚變三乘積指標提升近10倍,推動我國磁約束聚變研究躋身國際第一梯隊。
兩大裝置的突破并非孤立技術進展,而是我國基礎研究、大科學裝置建設、核心裝備研發及系統集成能力協同提升的體現。EAST自投入運行以來已完成超15萬次實驗,持續刷新穩態磁約束聚變世界紀錄;“中國環流三號”則成為國內唯一、國際罕見的具備聚變“燃燒實驗”能力的大科學裝置。
能源安全是國家發展的基石。可控核聚變領域的持續突破,反映了我國加強基礎研究、加速關鍵核心技術攻關的戰略布局。專家指出,從理論驗證到裝置實現,從穩態運行到接近“點火”條件,我國可控核聚變研究已從基礎探索階段邁向工程化應用的關鍵轉折點。相關成果不僅縮短了全球聚變能源開發進程,更在極端制造、低溫超導、精密控制等領域產生顯著技術溢出效應,為新興產業升級和高端裝備制造注入新動能。
當前,我國正充分發揮大科學裝置集群優勢,系統推進聚變實驗堆與示范堆的研發布局。通過深化國際科技合作,我國科學家與全球同行共同探索清潔能源解決方案,為構建可持續的全球能源體系貢獻力量。











