摘要：要理解可控核聚变为何需要如此高的温度，还得从宇宙的基本规律说起。1911年，阿斯顿与卢瑟福等科学家发现了一个重要现象：氦4原子核由两个质子和两个中子组成，其质量却比四个氢原子核（或两个氘原子核）的组合略轻。
可控核聚变，这个听起来充满科幻色彩的词汇，正一步步从理论走向现实。
2025年3月28日，四川成都传来令人振奋的消息：中国环流器3号装置首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”目标。
这一突破并非偶然，而是中国在可控核聚变领域数十年探索的厚积薄发，更标志着人类向“人造太阳”的梦想又迈进了关键一步。
要理解可控核聚变为何需要如此高的温度，还得从宇宙的基本规律说起。1911年，阿斯顿与卢瑟福等科学家发现了一个重要现象：氦4原子核由两个质子和两个中子组成，其质量却比四个氢原子核（或两个氘原子核）的组合略轻。
这细微的质量差异，在爱因斯坦质能方程E=mc²的揭示下，展现出惊人的能量潜力——轻原子核聚变时，亏损的质量将转化为巨大能量。这正是太阳持续发光发热的奥秘，也是人类渴望掌握的终极能源密码。
1934年至1942年间，科学家在实验中成功实现氘核聚变与氘氚核聚变反应。1952年，人类建造的第一个不可控核聚变装置——氢弹爆炸，其威力相当于500颗广岛原子弹。
巨大的能量释放让科学家们意识到：如果能让核聚变在可控条件下持续发生，将为人类提供几乎无限的清洁能源。然而，太阳内部上千万摄氏度的温度与3000亿个大气压的极端环境，是人工制造的巨大挑战。
实现可控核聚变的核心，在于让高速运动的原子核克服电荷间的排斥力发生碰撞。氢弹依靠外壳原子弹爆炸产生的瞬间高温高压引发聚变，而可控核聚变需要的是稳定、持续的反应环境。科学家们总结出聚变“三要素”：温度、密度与约束时间。
这三个参数需达到一个临界值——2.59×10²¹每立方米秒千电子伏。以电子温度1.6亿度、约束时间1秒为例，聚变堆内部需维持8.3个标准大气压；若将约束时间延长至1000秒，气压可降至0.08个标准大气压，燃料需求也会大幅减少。
但这意味着要解决一系列技术难题：容器需承受强核辐射以避免泄露，用极低温超导磁体约束高温等离子体使其不与容器壁直接接触，更要将燃料加热至1.6亿度以上的“点火”温区。
中国对核聚变的探索始于上世纪60年代。核工业西南物理研究院的前身——代号585所，于70年代在四川乐山夹坝悄然开启可控核聚变研究。
1972年，中国环流器一号（HL-1）获批建设，1984年9月21日正式建成运行；1994年，HL-1改造成中国环流器新一号（HL-1M），增加主动反馈控制；2001年，核工业西南物理研究院整体搬迁至成都，开启新的研究篇章。
2020年12月4日，中国环流器二号M装置（HL-2M）建成并首次放电，标志着我国核聚变研究进入新阶段。2023年8月，中国环流器三号成功实现100万安培等离子电流下的高约束运行模式。
直到2025年3月28日，“双亿度”目标的实现，使我国聚变装备具备了聚变燃烧相关的高参数运行能力。值得注意的是，当前实验尚未加装超导燃料，而是使用氢燃料进行前期探索。
核聚变的发展路线清晰划分为六个阶段：从原理探索、规模实验参数积累，到开展燃烧实验实现真正的聚变反应，再到建造反应堆、示范堆直至商用堆。目前，国内外均处于从第二阶段向第三阶段过渡的关键时期——已基本摸清核聚变参数，各项指标逼近聚变“三要素”临界值，但真正的聚变燃烧实验尚未全面展开。
国际热核聚变堆（ITER）与中国聚变工程实验堆（CFETR）均以聚变燃烧实验为核心目标。我国的东方超环（EAST）在温度与约束时间上不断突破：2025年1月20日，创下1亿度1066秒稳定运行的新世界纪录。
不过需注意的是，EAST的1亿度目前仅指电子温度——由于电子质量仅为氢原子核（质子）的1/1836，实现电子高温相对容易，而同步突破原子核与电子温度的“双亿度”，才是进入聚变燃烧实验阶段的关键标志。
理论上，在此条件下加注氘氚燃料，核聚变有望持续发生，但氘氚原子核比氢原子核更重，要达到1亿度并约束1000秒以上，仍是巨大挑战。
未来，实现商业化可控聚变堆，需要进一步提升聚变堆性能：更大的等离子体电流、更高的温度、更长的稳定约束时间。每一次参数的突破，都是对材料科学、磁约束技术、极端环境控制等多学科的严峻考验，也意味着人类离“人造太阳”的梦想更近一步。
从乐山夹坝的秘密探索到成都平原的技术突破，中国核聚变研究团队在数十年间默默耕耘，将一个个看似不可能的数字转化为现实。当1.6亿度的等离子体在环流器中稳定约束，那不仅仅是一组冰冷的科学数据，更是人类用智慧挑战自然极限的见证。
或许在不久的将来，中国点亮的“人造太阳”将为世界能源格局带来根本性变革，让清洁、无限的能源真正惠及每一个人。这趟探索之旅仍在继续，每一步前行都凝聚着科学家的心血，也承载着全人类对未来的美好期许。
来源：贾老师说的不假
