中国“人造太阳”重大突破，EAST装置打破核聚变50年密度魔咒

文 | 钱钱

编辑 | 阿景

1月1日，中国科学院等离子体物理研究所的科学家们在《科学进展》上发表了一项重磅成果。

他们研发的EAST装置成功将等离子体密度推到了格林沃尔德极限的1.3倍至1.65倍，这个突破直接打破了困扰核聚变领域近半个世纪的"密度天花板"魔咒。

这可不是简单的数字游戏，背后藏着能改变人类能源格局的大秘密。

突破"密度天花板"的科学密码

说到这个格林沃尔德极限，得从1988年说起。

当时科学家格林沃尔德发现，托卡马克装置里的等离子体密度好像有个无形的天花板，超过这个限度就会出现不稳定现象。

这个发现让全球聚变研究者头疼了三十多年。

要实现核聚变，有个著名的劳森判据，简单说就是密度、温度和能量约束时间这三个要素得同时达标。

以前大家都被密度这个要素卡了脖子，现在咱们的EAST装置终于把这个"紧箍咒"给解了。

这个突破的理论基础其实来自2021年法国艾克斯马赛大学提出的"密度自由区"概念。

咱们的科学家在此基础上搞出了两个关键技术，一个是高功率微波加热技术，用电子回旋共振加热让等离子体保持稳定，另一个是预充气技术，通过注入大量中性气体来冷却壁面区域。

这两个技术双管齐下，才让突破成为可能。

对比一下美国DIII-D托卡马克实验，他们2024年5月才达到120%极限，而且只维持了2.2秒。

咱们这次不仅突破幅度更大，持续时间也更稳定，这技术实力确实没话说。

中国核聚变的"三级跳"战略

中国在核聚变研究上可不是临时抱佛脚，而是早就布局好了"三级跳"。

EAST装置之前就创造过1亿摄氏度、1066秒高约束模等离子体稳定运行的世界纪录，这次突破算是再上一层楼。

2025年合肥已经启动了BEST装置建设，计划2027年底建成，2030年就要实现聚变能发电演示。

这进度条走得够快的，让人不得不佩服咱们科研团队的执行力。

成都的中国环流三号装置也不甘示弱，2025年达成了原子核温度1.17亿摄氏度与电子温度1.6亿摄氏度的双高温。

这些装置各有侧重，形成了中国核聚变研究的"组合拳"。

再看看国际热核聚变实验堆ITER项目，2025年4月才完成首套真空室扇区模块安装，全功率运行时间还从2035年推迟到了2039年。

这么一对比，中国在磁约束聚变领域处于世界第一梯队的说法，可不是自吹自擂。

从实验室突破到真正商业化应用，还有不少难关要过。

美国能源部2025年10月发布的路线图计划2030年代中期实现商业化部署，全球聚变行业2025年7月筹集的资金也超过97亿美元，可见大家都看好这个领域。

技术上还有三个大难题，氚自持循环问题，这玩意儿又放射性又稀缺，面向等离子体的第一壁材料，现在液态金属壁技术有了些进展，还有能量导出系统，包层系统设计和氚增殖都得攻克。

经济可行性也是个大问题，国际能源署估计首座商业聚变电厂建设成本可不低。

不过市场前景倒是光明，2036年预计达400至800亿美元，2050年可能超过3500亿美元。

EAST突破格林沃尔德极限确实是核聚变发展的重要里程碑，中国在这个领域已经建立起独特优势和领先地位。

但从实验室到商业应用，材料、工程、经济等多重挑战还等着我们去克服。

全球合作肯定是加速聚变能源商业化的关键，毕竟这是全人类的事业。

聚变能源有望在本世纪中叶成为清洁能源体系的重要组成部分，虽然道路漫长，但希望就在前方。

如此看来，人造太阳照亮人类能源未来的梦想，正在一步步照进现实。