摘要：2025年10月，英国原子能管理局（UKAEA）在牛津郡卡勒姆聚变能源中心宣布，MAST Upgrade球形托卡马克装置实现重大突破——首次在球形聚变反应堆中利用3D磁线圈稳定聚变等离子体，将等离子体温度提升至3500万℃，这一数值是太阳核心温度的两倍。这项始

3500万℃人造太阳破局！英30年磨一剑，中国民企已跻身全球三强

2025年10月，英国原子能管理局（UKAEA）在牛津郡卡勒姆聚变能源中心宣布，MAST Upgrade球形托卡马克装置实现重大突破——首次在球形聚变反应堆中利用3D磁线圈稳定聚变等离子体，将等离子体温度提升至3500万℃，这一数值是太阳核心温度的两倍。这项始于上世纪90年代的研究，终于在三十年后迈出了商业化关键一步，而在这场全球"人造太阳"竞速赛中，中国的表现同样令人瞩目。

英国的三十年聚变攻坚：从图纸到3500万℃突破

MAST Upgrade的突破并非偶然，而是三代科研人员接力攻关的结果。其源头可追溯至1995年，UKAEA在START实验基础上启动MAST装置设计，1999年首次实现等离子体放电，标志着球形托卡马克路线正式落地。2013年，耗资5500万英镑的升级工程启动，历经七年全面改造，于2020年完成调试并投入运行 。

此次突破的核心在于解决了聚变能源的"致命难题"——边缘局域模（ELMs）。这种等离子体边缘的剧烈不稳定性会释放巨大能量，足以损毁造价高昂的反应堆内壁。UKAEA团队通过共振磁扰动线圈（Resonant Magnetic Perturbation coils）生成精密3D磁场，成功实现了边缘局域模的完全抑制，为等离子体的长期稳定约束扫清了障碍。

更关键的是，MAST Upgrade验证了球形托卡马克的工程可行性。相较于传统"轮胎形"托卡马克，球形设计更紧凑，磁场利用效率更高，被认为是未来商用聚变堆的优选方案。其搭载的"超级X偏滤器"系统更能将排出等离子体的温度降至材料可承受范围，显著延长设备寿命，这些数据已直接用于英国25亿英镑的STEP聚变项目，为2040年实现净电能输出奠定基础 。

中国双线突围：国家队与民企共建聚变版图

当英国在球形托卡马克领域取得突破时，中国已在多条技术路线上形成竞争力，呈现出"国家队引领、民企突围"的独特格局。

在国家战略层面，中科院等离子体物理研究所的"东方超环"（EAST）早已创下纪录——实现1亿摄氏度等离子体持续约束1000秒的"高质量燃烧"，将磁约束聚变的时间尺度推向新高度。而"中国环流三号"（HL-3）在2025年更实现原子核温度1.17亿摄氏度、电子温度1.6亿摄氏度的"双亿度"突破，距离能量增益Q>1的点火目标越来越近。

民营企业的表现同样惊艳。新奥集团自主研发的"玄龙-50U"球形环装置，于2025年4月实现高温高密度兆安级（百万安培）等离子体电流，成为全球第三个达成此成就的球形环装置，与英国MAST-U、美国NSTX-U跻身同一梯队。更值得关注的是，"玄龙-50U"专注于氢硼聚变路线，计划2026年实现氢硼聚变反应，这种燃料组合无需氚，产物无中子辐射，被视为终极聚变方案。其非感应电流启动技术，更为聚变堆的稳态运行提供了中国方案。

从技术路线看，中英选择了相似的球形托卡马克方向，但侧重各有不同。英国MAST Upgrade聚焦于D-T（氘氚）聚变的工程稳定性，直接服务于2040年商用目标；中国则形成"D-T主力突破+氢硼远景布局"的双线策略，既靠"东方超环"等装置抢占近期先机，又以"玄龙-50U"探索更远期的清洁技术。

聚变突破的深层价值：重构能源逻辑的底层革命

无论是英国的3500万℃突破，还是中国的多路线进展，本质上都是在破解人类能源困局的核心密码。聚变能源的颠覆性在于其先天优势：燃料取自海水，1升海水含有的氘元素聚变释放能量相当于300升汽油；反应无温室气体排放，产物放射性极低且半衰期短；能量密度更是化石燃料的数百万倍。

对普通人而言，聚变能源的普及将带来全方位改变。短期看，随着技术成熟，电力成本有望大幅下降，家庭用电、电动汽车充电等日常开支将显著减少。长期来看，能源不再是制约发展的瓶颈——北方冬季集中供暖成本降低，偏远地区可实现稳定供电，而依赖能源的海水淡化技术普及将缓解水资源短缺。更重要的是，空气质量将得到根本性改善，雾霾等环境问题有望彻底解决。

行业层面的影响更为深远。高耗能产业将迎来"能源自由"：钢铁、铝业、化工等重工业可摆脱对煤炭的依赖，实现清洁生产；数据中心、人工智能算力集群的能耗限制被打破，为数字经济爆发式增长提供支撑；交通运输领域，电动汽车续航焦虑将因充电成本降低和电网容量提升而缓解，氢能制备也将因廉价电力实现规模化 。

上游产业同样将迎来爆发。聚变堆对材料的极端要求将推动高温超导材料、钨基复合材料等先进材料产业升级；磁体、偏滤器等核心设备的制造需求，将带动高端装备制造业向精密化、高可靠性方向突破。2025年中国聚变能源有限公司的成立，更标志着从技术研发到商业化运营的产业链正在形成，为相关产业提供了万亿级市场空间。

竞速与协作：聚变时代的全球格局

可控核聚变从来不是单一国家的"独角戏"，而是需要全球协作的科学工程。国际热核聚变实验堆（ITER）计划汇聚了中、美、欧、俄等七大经济体，而MAST Upgrade的3D磁场控制技术、中国"玄龙-50U"的硼化放电经验，都已为ITER提供了关键数据支撑 。

但竞争同样客观存在。英国将聚变视为"脱碳与能源安全的双重保障"，计划通过STEP项目确立能源技术话语权；中国则以2035年聚变工程实验堆、2050年并网供电的路线图，加速商业化进程。这种竞争推动着技术加速迭代，让曾经"永远还有五十年"的聚变魔咒正在被打破。

值得注意的是，中国在稀土资源上的优势，为高温超导托卡马克发展提供了独特支撑，而英国在球形装置工程化上的经验，对中国商用堆设计具有重要参考价值。未来的聚变竞争，终将是技术创新速度与产业链整合能力的比拼。

从1995年的初步构想，到2025年的3500万℃突破，英国用三十年证明了聚变能源的可行性；而中国则用"国家队+民企"的合力，展现了聚变商业化的加速度。这场跨越国界的科研竞赛没有失败者，因为每一次突破都在让人类离"能源无限"的梦想更近一步。当聚变能源真正实现商用的那天，回望今日中英两国的技术突破，都将是这场能源革命的重要里程碑。

来源：智能学院