中国核聚变再获重大突破，为聚变点火开辟了一条新路径

2026年1月2日，中科院合肥物质科学研究院传来重磅消息。中国的"人造太阳"EAST托卡马克装置在物理实验中取得了重要突破，首次证实了托卡马克"密度自由区"的存在，这意味着核聚变研究中困扰科学界数十年的密度极限问题，找到了突破口。

这项由华中科技大学朱平教授和中科院合肥研究院严宁副教授共同领导的研究，发表在国际顶级期刊《科学进展》上。研究团队通过巧妙的实验设计，让等离子体在远超常规极限的密度下依然保持稳定运行，为聚变点火开辟了一条新路径。

密度极限：核聚变路上的拦路虎

要理解这次突破的意义，得先说说什么是密度极限。托卡马克装置就像一个螺旋形的"磁跑道"，用强大的磁场把上亿度的高温等离子体锁在里面，让氢原子核在极端条件下发生聚变反应，释放巨大能量。理论上说，等离子体密度越高，聚变反应速率就越快，产生的能量就越多。因为对于氘氚聚变反应，热核功率与燃料密度的平方成正比，密度翻倍，功率就能提升四倍。

但问题来了。上世纪科学家们发现，等离子体密度存在一个经验极限，一旦超过这个临界值，等离子体就会突然崩溃破裂，巨大的能量瞬间释放到装置内壁，不仅实验失败，还可能损坏价值数十亿的设备。这个现像被称为"密度极限"，是核聚变商业化道路上最顽固的拦路虎之一。

国际聚变界几十年来一直在寻找突破密度极限的方法，但进展缓慢。大家只知道有这么个极限存在，却不清楚它背后的物理机制到底是什么，更不知道该怎么破解。直到法国国家科学研究中心的科学家们提出了等离子体与壁相互作用自组织理论，情况才出现转机。PWSO理论预测，如果能精确控制等离子体与金属壁之间的相互作用，实现一种微妙的动态平衡，就有可能进入一种新的"密度自由区"，在这个区域内，密度限制将不复存在。

EAST的突破：理论变成现实

这一次，中国科研团队在EAST装置上把这个大胆的理论预言变成了现实。

EAST是全球首个全超导托卡马克装置，拥有完整的全金属壁运行环境，这为验证PWSO理论提供了理想的实验平台。研究团队设计了一套精巧的实验方案，他们在等离子体启动阶段就开始精确控制初始燃料气体压力，同时利用电子回旋共振加热技术，主动降低等离子体边界区域的杂质溅射。说白了，就是让等离子体和装置内壁"温柔相处"，减少彼此之间的摩擦和能量损耗。

通过这种方法，等离子体与壁的相互作用，杂质积累和能量损失显著降低。在启动结束时，等离子体被推至足够高的密度，成功进入了PWSO理论预测的密度自由区。实验数据显示，即使等离子体在远超经验极限的密度下运行，系统依然能保持长时间稳定，没有出现破坏性的破裂事件。

严宁副教授在接受采访时表示："实验结果与PWSO理论预测高度吻合，这是首次在大型托卡马克装置上证实密度自由区的真实存在。"

为聚变点火铺平道路

这次突破的意义远不止于验证一个理论那么简单。

长期以来，密度极限就像一道天花板，限制了托卡马克装置的性能提升。现在这道天花板被捅破了，意味着未来的聚变装置可以在更高密度下运行，从而大幅提高聚变功率输出。朱平教授指出："研究结果表明，扩展托卡马克和下一代燃烧等离子体聚变装置的密度极限，是一条切实可行且可扩展的途径"

目前，国际热核聚变实验堆ITER正在法国建造，中国自己的聚变工程实验堆CFETR也在设计阶段。EAST的这次突破为这些下一代装置提供了关键的物理依据和技术方案。如果能把这套方法成功应用到更大规模的装置上，人类距离实现可控核聚变商业化的梦想又近了一步。

研究团队已经制定了下一步计划。严宁透露，他们将在EAST的高约束运行模式下应用这种新方法，期望在高性能等离子体条件下同样能进入密度自由区。如果成功，将意味着高密度和高温高约束可以同时实现，这将是通向聚变点火的决定姓突破。

从理论预言到实验证实，从密度极限到密度自由，中国的"人造太阳"正在一步步接近那个终极目标，让清洁无限的聚变能源从科幻走进现实。这一次，我们又向前迈出了坚实的一步。

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