新年伊始，一则来自合肥科学岛的消息引发全球关注：我国“人造太阳”EAST装置取得重大突破，成功证实“密度自由区”的存在，一举攻克困扰国际聚变界数十年的密度极限难题。这一成果不仅标志着中国核聚变研究迈入新阶段，更让人类距离实现“取之不尽、用之不竭”的清洁能源梦想更近一步。
要理解这一突破的重大意义，需先了解托卡马克装置的密度极限问题。托卡马克装置如同一个螺旋形的“磁笼”，通过强磁场将上亿摄氏度的高温等离子体束缚其中，促使氢同位素发生聚变反应。等离子体密度是决定聚变反应强度的关键因素——密度越高，原子核碰撞越频繁，能量输出也就越大。然而，长期以来，全球科研界面临一个难以突破的瓶颈：等离子体密度存在一个天然上限，即“格林沃尔德密度极限”。当接近这一极限时，等离子体会因不稳定而破裂逃逸，释放的巨大能量会冲击装置内壁，轻则导致实验失败，重则损坏设备。此前，全球主流装置的运行密度均难以突破1.0倍临界值，美国曾短暂实现20%的突破，但仅维持了2.2秒，远未达到实用标准。
此次中国科研团队的创新突破，不仅打破了纪录，更揭示了密度极限的深层机理。团队提出PWSO理论模型，发现密度极限的“症结”并非磁场约束不足，而是等离子体边界的杂质引发了辐射不稳定。基于这一发现，科研人员采用两项关键技术：一方面，通过电子回旋共振加热（类似精准微波加热）与预充气协同启动，减少边界杂质溅射；另一方面，调控靶板物理条件，抑制钨杂质的负面影响。最终，EAST装置的运行密度达到1.3-1.65倍格林沃尔德极限，远超以往0.8-1.0倍的常规区间，并实现了稳定运行。
这一技术方案的优势在于无需大规模改造设备，仅基于EAST全金属壁的现有条件即可实现，既降低了成本，又具备极强的推广价值。国际热核聚变实验堆（ITER）总干事评价称，中国技术将加速全球聚变能源进程，预计可使商业化时间表提前10年。
这一突破的影响远不止于实验数据的刷新，而是在科学、技术、战略三个层面实现了全面突破。从科学层面看，它填补了国际认知空白，将人类对密度极限的理解从“经验规律”升级为“机理可控”，为全球核聚变研究提供了全新理论指导；从技术层面讲，高密度运行是实现“能量盈亏平衡”的关键——聚变功率与燃料密度的平方成正比，这意味着能量输出效率将实现量级提升；在战略层面，这一突破巩固了中国在核聚变领域的领跑地位。结合EAST此前创下的“亿度千秒”稳态运行纪录，以及“中国环流三号”的“双亿度”成果，我国在聚变三乘积（温度×密度×约束时间）这一核心指标上持续领跑全球，为2035年实现示范电站并网发电的目标提供了关键支撑。
可控核聚变被称为“终极清洁能源”，其燃料氘可从海水中提取，每升海水含有的氘聚变能量相当于300升汽油，全球海水氘储量足够人类使用上亿年。更重要的是，聚变反应无核废料、无碳排放，安全性远超传统核电。随着密度极限的突破，核聚变商业化的步伐正在加快。按照我国规划，2035年左右将建成首个工程实验堆，2045年左右有望建成商用示范堆。聚变领域首席科学家段旭如表示，虽然完整的商用化还需20-30年，但随着高温超导、人工智能等技术的助力，这一时间表完全有提前的可能。
