摘要：在人类探索终极清洁能源的征程中，可控核聚变被视作“圣杯”——它以氘、氚为燃料（氘可从海水中提取，1升海水相当于300升汽油能量），无温室气体排放、无长寿命核废料，能从根本上解决能源危机。而中国自主设计研制的“中国环流三号”，正是当前全球磁约束聚变领域的核心装置
在人类探索终极清洁能源的征程中，可控核聚变被视作“圣杯”——它以氘、氚为燃料（氘可从海水中提取，1升海水相当于300升汽油能量），无温室气体排放、无长寿命核废料，能从根本上解决能源危机。而中国自主设计研制的“中国环流三号”，正是当前全球磁约束聚变领域的核心装置之一，被称作新一代“人造太阳”。
“中国环流三号”是中核集团核工业西南物理研究院主导研发的大型托卡马克装置（磁约束聚变的主流技术路线），核心原理是通过强磁场将高温等离子体约束在环形真空室中，模拟太阳内部的核聚变反应——太阳靠引力约束等离子体，而托卡马克靠磁场，二者最终都实现“氢核聚变成氦核并释放能量”。
从技术传承来看，它是中国聚变研究60余年的集大成者：
- 1984年“中国环流一号”建成，标志中国迈入全球聚变研究前沿；- 2002年“中国环流二号”突破偏滤器技术，等离子体温度达5500万度；- 2020年12月，“中国环流三号”建成并首次放电，参数规模直接跃居全球前列，成为我国聚变研究从“跟跑”向“领跑”转变的关键节点。截至2025年，中国环流三号已实现多项“从0到1”的原创突破，核心技术指标稳居世界第一梯队，具体可概括为“三大能力跃升”：
1. 温度与约束能力：离“点火”仅一步之遥“聚变点火”是指核聚变产生的能量超过输入能量，是商用的核心门槛。而中国环流三号已实现：- 2025年3月首次突破“双亿度”：原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度（太阳核心温度仅1500-2000万度，相当于“在地球烧出5个太阳的温度”）；- 同年5月实现“百万安培亿度H模”：等离子体电流达100万安培（维持聚变的基础）、高约束模式运行（能量损失最小化），综合参数“聚变三乘积”（温度×密度×约束时间）达10²⁰量级——这一指标直接标志着中国从“聚变实验”挺进“燃烧实验”，距离点火仅差最后技术验证环节，比国际热核聚变实验堆（ITER）的中期目标提前1-2年。2. 关键装备自主化：打破国外技术垄断聚变装置的“心脏”级装备，中国已实现100%自主研发，且多项性能超越国际同行：- 高功率中性束注入系统：单条束线最大功率7兆瓦，跻身全球第一梯队，是提升原子核温度的核心设备；- 高功率微波回旋管：最高注入功率2.5兆瓦，掌握“电子内部输运垒控制技术”，确保电子温度稳定突破亿度；- 诊断装备：国际首套三光栅精密光谱仪，精度是国际同行的2倍，解决了“亿度等离子体密度精准测量”的世界级难题；- 控制系统：自主研发的“聚变大脑”已输出到全球10余家科研机构，为未来商用堆提供“中国芯”。3. 运行控制技术：原创方法定义行业标准科研团队首次提出“芯部能量约束调控新方法”，攻克两大关键难题：- 抑制“磁流体不稳定性”（高温等离子体易因磁场扰动破裂，曾是制约温度提升的瓶颈）；- 精准控制电流与密度剖面，实现“亿度等离子体可重复放电”——这意味着技术从“单次突破”走向“稳定运行”，为后续工程化应用奠定基础。中国环流三号的突破，早已超越“单一装置”的意义，正在从“技术输出”“合作模式”“能源愿景”三个维度影响全球：
1. 为全球聚变研究提供“中国平台”2023年12月，中国环流三号正式与国际热核聚变实验堆（ITER）签署协议，成为ITER在中国的唯一“卫星装置”，面向全球开放实验资源。截至2025年10月：- 已有15个国家的80余名科学家参与联合实验，围绕“高比压等离子体”“先进偏滤器物理”等前沿课题产出20余篇顶级论文；- 在2025年国际原子能机构聚变能大会上，其开放合作模式被评价为“全球聚变研究的‘粘合剂’”——打破了传统技术壁垒，让中小国家也能参与核心实验，加速全球聚变研发进程。2. 推动商用时间表前移：为人类能源危机提供“中国方案”当前全球能源结构面临两大困境：化石能源导致气候变暖，传统核能存在核泄漏风险。而中国环流三号的技术突破，直接让“聚变商用”从“遥远设想”变为“可落地目标”：- 中核集团明确提出“本世纪中叶实现聚变能商用”，而环流三号的“10²⁰量级聚变三乘积”，已为商用堆提供了关键参数验证——按当前进度，中国可能成为全球首个实现聚变商用的国家；- 对发展中国家而言，聚变能源的“低成本、易获取”特性（无需依赖铀矿等稀缺资源），将打破“能源霸权”，推动全球能源分配更公平。3. 带动产业链升级：重构高端制造格局聚变装置是“工业皇冠上的明珠”，其研发直接拉动了一批高端产业的突破：- 材料领域：为承受1.6亿度高温，研发出“钨铜复合涂层”“碳纤维复合材料真空室”，技术可反哺航空航天、半导体行业；
- 控制领域：数字孪生系统（2024年首次应用）、毫秒级精准控制系统，已赋能新能源电网、高端装备制造；
- 装备领域：自主研发的120千伏高压电源（精度优于1%）、高功率微波设备，填补了国内空白，打破国外对高端电源的垄断。
1. 不可替代的优势：中国聚变研究的“体系化能力”
中国环流三号的领先，并非单一装置的偶然突破，而是“国家战略+产学研协同”的必然结果：
- 从“十四五”规划将聚变能源列为“战略性新兴产业”，到中核集团持续20年的专项投入，形成了“基础研究-装备研发-工程应用”的完整链条；
- 与国际相比，中国在“快速迭代”上优势显著——比如2023年8月突破100万安培电流后，仅1年就实现“双亿度”，而同类装置国际平均迭代周期需3-5年，这种效率让中国在聚变赛道上持续领跑。
2. 仍需跨越的挑战：商用前的“最后一公里”
尽管成果显著，但可控核聚变的商用仍面临两大核心挑战，中国也需正视：
- 长脉冲运行：目前环流三号的亿度运行时间以“秒”为单位，而商用堆需要“持续稳定运行数千小时”，需进一步突破等离子体长期约束技术；
- 氚自持：聚变反应需氚作为燃料，当前氚主要靠核反应堆副产品获取，未来需在装置内实现“氚的自主生产”（即“氚自持”），这一技术全球仍处于实验室阶段；
- 工程化成本：托卡马克装置的建造成本极高（中国环流三号投入超50亿元），未来需通过材料创新、模块化设计降低成本，才能实现“平价能源”。
不止是“人造太阳”，更是人类未来的“能源灯塔”
中国环流三号的意义，早已超越技术本身——它不仅是中国科技实力的“名片”，更是人类应对能源危机、气候危机的“共同希望”。从“双亿度”突破到全球开放合作，它证明：终极清洁能源的探索不是“零和博弈”，而是“全人类的共同事业”。
客观来看，中国当前在聚变领域的领先，是“60年积累+国家战略+全球协作”的结果；而未来能否真正实现商用，仍需跨越技术、成本、工程化的多重考验。但可以确定的是，中国环流三号已为全球聚变研究按下“加速键”，其技术突破和合作模式，将持续影响未来30年的全球能源格局。
来源：浅薄之言
