在人类探索清洁能源的征程中,核聚变技术始终占据着战略制高点。中国科学家近期在可控核聚变领域取得重大突破,新一代"人造太阳"装置中国环流三号(HL-3)成功实现百万安培等离子体电流与一亿度离子温度的高约束模式运行,标志着我国在该领域已跻身世界前列。
这项突破发生在2025年5月,中国环流三号装置在实验中同时达成两项关键指标:等离子体电流突破百万安培量级,离子温度达到一亿摄氏度。更值得关注的是,该装置的综合参数聚变三乘积(等离子体密度、温度与约束时间的乘积)达到10²⁰量级,刷新了国内纪录。此前,该装置已在国内率先实现离子温度1.17亿度、电子温度1.6亿摄氏度的"双亿度"突破,为研究阿尔法粒子物理提供了理想实验平台。
同一时期,位于合肥的东方超环(EAST)装置也传来捷报。今年1月,这个全超导托卡马克装置首次实现超过1亿摄氏度持续1066秒的长脉冲高约束模运行,创造了托卡马克装置运行时间的新世界纪录。这项突破表明中国科学家已掌握长时间维持等离子体稳定运行的核心技术,为未来聚变堆稳态运行提供了关键验证。
实现可控核聚变的难度堪比"在地球上重建太阳"。太阳依靠巨大质量产生的引力场压缩氢气,而地球实验室需要借助超强磁场约束高温等离子体。托卡马克装置采用环形真空室设计,通过螺旋状磁场将1亿摄氏度以上的等离子体悬浮在容器中央,避免与器壁接触导致温度骤降。这种"磁笼子"技术是目前最接近实用的解决方案。
全球科研机构正在多条技术路径上展开竞争。国际热核聚变实验堆(ITER)已完成超导磁体系统建造,德国W7-X仿星器方案和美国国家点火装置(NIF)的激光聚变实验均取得重要进展。但中国科研团队展现出独特优势:中国环流三号在等离子体电流驱动技术上实现突破,东方超环在长脉冲稳态运行方面领先全球,形成了"双轮驱动"的创新格局。
据专家介绍,可控核聚变商业化需经历六个关键阶段。目前全球研发进程已过半程,但具体商用时间仍存在争议。在最近举行的国际研讨会上,30家聚变能源企业给出的预测时间跨度达12年(2028-2040年)。这种不确定性源于技术路径的多样性——磁约束、惯性约束、仿星器等方案均需解决各自的工程难题。
一旦实现商业化,核聚变将彻底改变人类能源格局。其燃料近乎无限、零碳排放、无熔毁风险的特点,使其成为应对气候变化的终极解决方案。更令人期待的是,这项技术可能推动太空探索和深海开发的革命。搭载核聚变引擎的宇宙飞船有望在数月内抵达火星,而依靠聚变能源的海底城市或将为人类开辟新的生存空间。