摘要：当合肥科学岛的EAST全超导托卡马克装置将1.2亿℃的H模等离子体稳稳“hold住”17分46秒时，全球核聚变领域再次被中国速度震撼。这不是一次简单的数字刷新——它意味着人类离“取之不尽的清洁能源”又近了关键一步，更标志着中国在磁约束聚变赛道上，已从“跟跑者”
当合肥科学岛的EAST全超导托卡马克装置将1.2亿℃的H模等离子体稳稳“hold住”17分46秒时，全球核聚变领域再次被中国速度震撼。这不是一次简单的数字刷新——它意味着人类离“取之不尽的清洁能源”又近了关键一步，更标志着中国在磁约束聚变赛道上，已从“跟跑者”彻底蜕变为“规则制定者”。当西方还在为“净能量增益”欢呼时，中国早已在更难的“稳态运行”领域，筑起了难以逾越的技术壁垒。
一、17分钟背后的“世纪难题”：驯服亿度等离子体有多难？
核聚变被称为“人类终极能源”，本质是模仿太阳内部反应——将氘、氚轻核在超高温高压下融合成氦核，释放出比核裂变强数百万倍的能量。但要实现“可控”，必须突破三大难关，也就是核聚变领域的“圣杯”——劳逊判据：温度要达到1亿℃以上（是太阳核心温度的6倍）、等离子体密度要足够高、约束时间要足够长，三者乘积需满足阈值。
EAST此次突破的核心，正是最难的“约束时间”。要知道，1亿℃的等离子体比太阳核心还炽热，却要被束缚在直径数米的托卡马克真空室里，就像用无形的“磁瓶”装住一团熊熊燃烧的火球。而H模（高约束模）是实现商业化的必经之路——它能让等离子体约束性能提升3-5倍，却极难稳定：运行中会出现“边缘局域模”（ELM），就像火球突然“爆沸”，瞬间破坏约束状态。
为了驯服这匹“野马”，EAST团队做了三项关键突破：
1. 主动控制技术：研发出“电子回旋共振加热+中性束注入”双加热系统，实时调整等离子体位形，把ELM爆发频率从每秒数次降到每分钟1次以下，相当于给火球装上了“稳定器”；
2. 全超导磁体：采用铌钛和铌三锡超导材料，制造出全球首个全超导托卡马克磁体系统，能产生13特斯拉的强磁场（相当于地球磁场的26万倍），且运行中几乎不耗电，为长脉冲运行奠定基础；
3. 钨铜复合壁材料：真空室第一壁用钨铜合金打造，能承受每平方米20兆瓦的热流（相当于火箭发射时喷管的热流密度），17分钟运行中无任何材料损伤，解决了“材料耐温”的世界级难题。
中科院等离子体物理研究所研究员龚先祖在接受采访时透露：“这次17分46秒的H模运行，不是‘昙花一现’，而是连续3次稳定重复，意味着我们的控制技术和工程可靠性已达到商用堆要求。”
二、不止一个“太阳”：中国核聚变的“双线作战”
很多人不知道，EAST只是中国核聚变布局的“先锋”，我们早已形成“中科院+中核集团”双线并进的格局，覆盖磁约束、惯性约束两大主流路线，比西方单一技术路线更具韧性。
在磁约束领域，除了中科院的EAST，中核集团的“环流器系列”同样硬核：
- HL-2M（中国环流器二号M）：2020年建成的“人造太阳”，采用先进的偏滤器结构，能更高效地排出聚变废料，2024年已实现1.5亿℃、100秒的等离子体运行，在密度控制上比EAST更具优势；
- HL-3（中国环流器三号）：2025年最新投产的装置，刚实现“电子温度+离子温度双破1亿℃”，还首次观测到“聚变燃烧波”——这是商用堆实现“自持燃烧”的关键信号，综合参数直接对标国际顶尖水平。
而中核集团的终极目标，是正在推进的CFETR（中国聚变工程实验堆）。不同于国际合作的ITER（国际热核聚变实验堆，预计2035年首次运行），CFETR是中国自主设计的“商用堆前哨”，分三阶段推进：2028年建成“氘氚运行装置”，实现100兆瓦级聚变功率；2040年建成“示范堆”，实现500兆瓦级并网发电；2050年前后建成首座商用堆，让核聚变电力走进千家万户。2025年7月，中核集团专门成立“中国聚变能源有限公司”，注册资本50亿元，直接对接CFETR的工程化落地——这是全球首个由国家主导、明确商业化时间表的聚变项目，比西方依赖私人资本的模式更具确定性。
在惯性约束路线上，中国同样不落后。位于四川的“神光Ⅲ”激光装置，通过12束强激光聚焦到靶丸上，2024年实现“聚变能量增益因子（Q值）0.8”，虽未达到“净能量增益”（Q≥1），但已接近美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）2022年Q=1.3的水平，且在靶丸制造精度（误差小于1微米）上实现反超。
三、中西对决：国家战略VS资本驱动，谁能先点亮“聚变灯”？
全球核聚变竞争已进入“冲刺阶段”，但中国和西方走了两条截然不同的路：西方以私人资本为主导，追求“快速突破”；中国以国家战略为核心，强调“稳扎稳打”，两种模式各有优劣，却在2025年形成了鲜明对比。
西方的优势在于“资本密集”。美国的Commonwealth Fusion Systems（CFS）、英国的Tokamak Energy等初创公司，累计获得超50亿美元融资，技术路线更激进：CFS采用高温超导带材制造小型托卡马克，宣称2030年建成“演示堆”；美国Helion Energy则跳过“氘氚聚变”，直接研发“氘氦-3聚变”，试图规避氚自持难题。2022年，LLNL的惯性约束装置实现“Q=1.3”，让西方看到“快速点火”的希望，但问题在于——这些突破多是“一次性”的：LLNL的实验仅持续100万亿分之一秒，无法实现连续运行；CFS的小型托卡马克还未突破“长脉冲H模”，离商用差着“从点火到烧水”的距离。
中国的优势则在“体系化能力”。根据《自然》杂志2025年报告，中国聚变领域的博士生数量是美国的10倍，中科院等离子体所、中核西南物理研究院等机构，已形成“理论研究-装置研发-工程建造-运行维护”的全链条团队。更关键的是，我们的突破都是“工程化导向”：EAST的17分钟运行，是为了验证商用堆的“长时稳定”；CFETR的分阶段规划，每一步都有明确的工程指标。就像中核集团聚变首席科学家李建刚院士所说：“核聚变不是实验室里的‘魔术’，而是要变成能发电的‘机器’，中国的优势就是把‘科学突破’快速转化为‘工程能力’。”
举个直观的例子：西方初创公司为了降低成本，多采用“常温磁体”，虽然建造快，但运行中耗电巨大——CFS的小型托卡马克若要运行1小时，仅磁体耗电就相当于一个中型城市的日用电量；而中国的EAST、HL系列全部采用“全超导磁体”，磁体运行功耗仅为常温磁体的1%，虽然研发周期长，但从商用角度看，是唯一可行的路线。
四、20年内能用上“聚变电”吗？三大挑战与中国方案
尽管EAST创造了纪录，但核聚变要真正走进生活，还有三道“鬼门关”需要突破：
第一道是“三重积平衡”。目前EAST在“温度”（1.2亿℃）和“时间”（17分钟）上达标，但“密度”仅为商用堆要求的1/3。中科院正在研发的“先进偏滤器”，通过优化磁场形态，能让等离子体密度提升2倍，预计2027年在EAST上验证。
第二道是“第一壁材料”。聚变堆运行时，第一壁会受到高能中子轰击，产生“辐照肿胀”，目前的钨铜合金只能承受5年左右的辐照。中国工程院院士周克崧团队研发的“纳米结构钨合金”，通过在钨中加入钽、铼元素，把辐照寿命延长到15年，2025年已在HL-2M上完成初步测试。
第三道是“氚自持”。聚变堆需要的氚在自然界中极少，必须通过“锂-中子反应”在堆内自产自销。中核集团研发的“液态锂铅包层”，能将氚的回收率从60%提升到90%，2026年将在CFETR的“预研堆”中安装测试——这是全球首个可实用化的氚自持系统。
按照目前的进度，中国很可能在2040年前后建成首座聚变示范堆，2050年实现商业化发电。而西方若不能解决“长脉冲运行”和“工程可靠性”问题，即使实现了“净能量增益”，也难以转化为实际电力。
当全球还在为“碳中和”焦虑时，中国“人造太阳”的每一次突破，都在重新定义能源革命的时间表。17分46秒的纪录，不是终点，而是中国核聚变从“科研”走向“产业”的起点。或许再过20年，当我们打开电灯时，点亮它的能量，就来自合肥科学岛那团1亿℃的“东方火球”——这才是真正改变世界的中国科技力量。
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来源：智能学院