全球能源研究领域近日迎来重大进展——中国科研团队在核聚变领域取得关键突破。由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所牵头，联合华中科技大学、法国艾克斯-马赛大学等机构组成的国际科研团队，在全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）上首次证实了托卡马克密度自由区的存在，并成功突破等离子体密度极限，相关成果发表于国际顶级学术期刊《科学进展》。这一发现为磁约束核聚变装置的高密度安全运行提供了重要理论支撑，标志着人类向可控核聚变能源商业化迈出关键一步。
核聚变被视为人类能源的终极解决方案。其原理模仿太阳内部的核反应过程，通过高温高压条件使轻原子核聚合成重原子核，释放巨大能量。与化石能源相比，核聚变原料氘可从海水中提取，储量近乎无限，且反应过程不产生温室气体或长寿命放射性废料。然而，要实现可控核聚变，需解决等离子体约束、密度极限等核心难题。托卡马克装置作为主流技术路线，通过强磁场形成螺旋形"磁笼"约束上亿度高温等离子体，但长期以来，等离子体密度存在无法突破的临界值，一旦触及便会引发破裂，导致能量失控冲击装置内壁。
科研团队经过多年攻关，首次提出"边界等离子体与壁相互作用自组织"（PWSO）理论模型，揭示密度极限的触发机制。研究发现，装置内壁边界区域的杂质会引发辐射不稳定，进而导致等离子体破裂。基于这一发现，团队依托EAST装置的全金属壁环境，采用电子回旋共振加热与预充气协同启动技术，有效降低了杂质溅射。通过精准调控靶板物理条件，进一步抑制钨杂质引发的物理溅射，成功将等离子体密度提升至突破极限的水平，进入全新"密度自由区"。实验数据与理论预测高度吻合，验证了新区域的存在。
这项突破具有双重意义：理论上，它颠覆了"密度极限不可突破"的传统认知，为全球核聚变研究开辟新方向；实践上，通过控制边界杂质实现高密度稳定运行，为未来核聚变装置设计提供了关键技术路径。EAST装置此前已创造多项世界纪录，包括1.2亿摄氏度101秒等离子体运行、1.6亿摄氏度20秒等离子体运行等，此次突破进一步巩固了我国在该领域的领先地位。
国际热核聚变实验堆（ITER）项目科学家评价称，中国团队的成果解决了长期困扰领域的核心问题，为ITER装置的高参数运行提供了重要参考。作为ITER项目重要参与方，我国通过EAST装置的自主创新，不仅积累了关键技术经验，更在全球能源治理中掌握了更多话语权。目前，全球已有35个国家参与核聚变研究，但商业化进程仍面临稳定运行时间、能量提取效率、建设成本等挑战。中国团队的突破为这些难题的解决提供了新思路。
这项成果的取得离不开多维度支持。研究得到国家磁约束聚变专项持续资助，确保了长期稳定的科研投入；国际合作机制则汇聚了全球顶尖智慧，法国团队在等离子体诊断技术、华中科技大学在理论模拟方面的贡献尤为突出。科研人员透露，下一步将深化密度自由区特性研究，优化实验方案，同时加强与ITER等国际项目的协同攻关，推动核聚变能源早日从实验室走向实际应用。
当前，全球能源转型迫在眉睫。据国际能源署统计，化石能源仍占全球能源消费的80%以上，其引发的气候变化问题日益严峻。核聚变能源若实现商业化，将彻底改变人类能源结构——一座标准核聚变电站的发电量相当于现有中型核电站，且原料成本近乎为零。中国团队的突破让这一愿景更近一步，其技术路径已被多国研究机构纳入下一代装置设计方案。随着技术迭代加速，人类或许将在本世纪中叶迎来"人造太阳"照亮千家万户的时代。
