托卡马克，一种利用磁约束方式来实现受控核聚变的环形容器。最初是由前苏联库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将上亿度高温的等离子体约束住，以实现核聚变的目的。

图1：托卡马克（来源于网络）

核聚变是指两个或多个较小的原子核在一定条件下（如高温）碰撞到一起，发生原子核互相聚合生成新的更重的原子核，并产生能量。核聚变因其原料丰富、能量高效、安全和清洁等优点，别誉为理想的能源，而磁约束托卡马克装置是我们目前实现可控核聚变主流方式。

图2：EAST装置（等离子体物理研究所供图）

EAST 全超导托卡马克装置，中文名为东方超环。1998年立项的国家 “九五” 重大科学工程 （原名HT-7U ）。2003 年，为便于国际交流与传播，HT-7U 更名为 EAST，即 Experimental Advanced Superconducting Tokamak（先进实验超导托卡马克）。2006 年 9 月 28 日，EAST 首轮物理放电实验大获成功，从此开启了它在核聚变研究领域不断攀登高峰的征程。

2017 年，EAST 首次成功实现世界最长百秒量级稳态高约束模等离子体，这一成果成功入选 “中国十大科技进展新闻”。2018 年，装置实现 1 亿度等离子体运行。2021 年 5 月 28 日，EAST 成功实现可重复的 1.2 亿摄氏度 101 秒和 1.6 亿摄氏度 20 秒等离子体运行，同年 12 月 30 日晚，EAST 更是实现了 1056 秒的长脉冲高参数等离子体运行，再次刷新自身纪录。2023年4月12日，EAST成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。2025年1月20日，EAST创造了一项震撼世界的新纪录，首次成功实现上亿摄氏度1066 秒等离子体运行。

EAST 装置堪称一个复杂精妙的“巨无霸”，由多个系统协同运作，每个系统都肩负着不可或缺的使命。EAST装置的主机部分高11米，直径8米，重400吨，由超高真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成。装置运行需要有大规模低温氦制冷、高功率脉冲电源及其回路、计算机控制和数据采集处理、兆瓦级射频波加热、大型超高真空以及数十种先进诊断测量等系统支撑，数十套系统数百种学科高度交叉融合与一身。EAST运行时需要超大电流、超强磁场、超高温、超低温、超高真空等极限环境，真正可以实现“冰火两重天”。

EAST作为国际磁约束核聚变领域的前沿先锋，已成为全球核聚变领域科学家首选的装置，也已成为国际热核聚变实验堆（ITER）稳态物理研究至关重要的前期实验平台。EAST 团队秉持开放共享的理念，目前每年参与 EAST 物理研究的国际用户涵盖了中国、美国、俄罗斯、法国、日本等众多国际顶尖科研机构与高校。通过广泛的国际合作与交流，EAST汇聚了全球智慧，取得丰硕科研成果的同时有力推动着核聚变研究的快速发展。

图3：中外科学家在EAST控制大厅讨论实验数据（等离子体物理研究所供图）

EAST 装置除了在科研成果上硕果累累以外，还在经济和社会效益方面产生了深远影响。在其建设和运行过程中，带动了一大批企业自主创新能力的显著提升，企业在投身国家大科学工程的建设过程中，不仅提升企业的影响力，还提升了企业的技术创新能力，实现了核心技术的产业化应用。例如，聚变超导技术衍生出的 “质子刀”，使得合肥国产质子治疗系统得以进入临床试验阶段；聚变太赫兹诊断技术催生的“透视眼”—中科太赫兹，荣获“国家高新技术企业”认证等。

EAST 作为可控核聚变领域在科学研究过程中的璀璨明珠，取得了辉煌瞩目的科研成果，有力推动了聚变科学国际开放合作的科研生态，也奠定了中国聚变在全球聚变舞台的地位。尽管实现核聚变能源的大规模商用仍面临诸多挑战，相信在全球聚变科学家的共同努力下，核聚变能源终将从实验室走向现实生活，为人类社会的可持续发展提供取之不尽、用之不竭的清洁能源，彻底改写人类的能源格局。

（合肥综合性国家科学中心科技传播中心）

来源: 原创