我国核聚变研究取得重大突破 EAST装置创造"亿度千秒"世界纪录

问题:面向碳达峰碳中和目标与全球能源结构深度调整,安全、稳定、清洁的基础能源供给成为各国共同关切。

传统化石能源受资源禀赋、价格波动与环境约束影响突出,可再生能源虽增长迅速,但受间歇性与调峰成本制约,仍需更高能量密度、可持续的战略性替代方案。

可控核聚变被视为可能实现近乎“零碳、少废、燃料来源广”的未来能源路径,但其核心难题在于如何让高温等离子体在装置内长期稳定受控,形成可持续的能量输出条件。

原因:核聚变研究对等离子体温度、密度与约束时间的综合指标要求极高,工程实现更强调“稳态”和“可重复”。

在托卡马克装置中,实现“亿度高温”“千秒级长脉冲”和“高约束模式”并行并非简单叠加:一方面,高温与高约束会提升能量密度,也会增加不稳定性风险;另一方面,长时间运行要求磁场、加热、电源、真空、冷却和材料体系长期可靠,且要处理等离子体与壁材料相互作用带来的杂质侵入、热负荷与部件寿命等问题。

此次EAST实现1066秒的高质量稳定运行,关键在于科研团队围绕等离子体芯部与边界耦合机理、边界调控、功率与粒子输运、壁相互作用及其工程约束等开展系统攻关,并通过自主研发在控制策略、关键部件与运行模式上实现集成优化,形成可支撑高参数稳态运行的综合能力。

影响:此次纪录的意义不仅在于“温度更高、时间更长”,更在于在高约束模条件下实现长脉冲稳态运行的关键验证。

高约束模因能量约束性能优、潜在经济性强,被认为是未来聚变实验堆和工程堆实现稳态发电的基础运行形态。

EAST在高约束等离子体控制方面取得的进展,进一步证明了高约束稳态运行并非理论设想,而是可以在实验装置上通过工程化手段持续实现的目标。

这一成果为ITER相关物理问题研究、运行方案优化以及关键参数外推提供了数据支撑,也为我国后续聚变堆从设计论证到运行策略制定积累了可验证的经验,推动聚变研究从“追求瞬时高参数”向“面向工程需求的可持续运行能力”转变。

对策:从“实验成功”走向“工程可用”,仍需在更接近未来堆工况的条件下持续提升能力。

业内普遍认为,下一阶段需聚焦三方面发力:其一,进一步提升等离子体密度与温度等综合参数的可控性,实现高参数条件下的稳定可重复运行;其二,完善长脉冲稳态运行的系统工程保障能力,包括高功率加热与电源系统、第一壁与偏滤器等关键部件的热管理与寿命评估、在线诊断和快速反馈控制等;其三,加强面向聚变堆的材料与部件验证,降低等离子体—壁相互作用带来的性能波动与运维成本。

同时,应持续推进开放合作与数据共享,在统一物理模型、共同实验验证、关键技术对标等方面形成合力,为全球聚变能源研发贡献更多可复用的技术路径和工程经验。

前景:磁约束聚变的突破具有“长周期、强系统、重协同”的典型特征,既需要持续的基础研究积累,也离不开工程体系化能力的支撑。

EAST“亿度千秒”成果表明,我国在高温等离子体稳态控制和相关工程技术上实现关键跨越,有望在下一轮聚变堆关键技术竞争中获得更主动的位置。

可以预期,随着实验数据进一步积累、关键部件能力提升以及控制算法和诊断技术迭代,聚变研究将更快向更高功率、更长脉冲、更贴近堆工况的方向推进。

尽管从实验装置到商业聚变发电仍需跨越材料、效率、可靠性与成本等多重门槛,但稳态高约束运行能力的提升正在为这一目标不断“打地基”,为清洁能源体系提供新的可能。

EAST装置的新突破不仅彰显我国科技创新的硬实力,更展现了大国担当。

在全球能源危机日益严峻的当下,中国科学家用扎实的科研成果为人类可持续发展提供新可能。

这项里程碑式的成就启示我们:唯有坚持自主创新、久久为功,才能在事关人类命运的重大科技领域实现突破。

中国正以实际行动诠释构建人类命运共同体的深刻内涵。