
一、科技发展整体:人类对终极能源的百年求索
能源,是人类文明发展的基石。从化石燃料到可再生能源,我们始终在寻找一种近乎完美的新能源:它必须储量无限、清洁安全、且能量密度极高。核聚变,即模仿太阳内部原理,让轻原子核结合成重原子核并释放巨大能量的过程,正是这个终极梦想的答案。然而,实现可控核聚变的条件极其苛刻:需要将燃料(氢的同位素)加热到上亿摄氏度的等离子体状态,并用强大的磁场将其约束足够长的时间,使得核聚变反应能够稳定、持续地进行。过去几十年,全球科学家在此道路上接力赛跑,不断冲击更高的等离子体温度、更长的约束时间和更稳定的运行模式。每一次参数的微小提升,都是向“聚变点火”(产出能量大于输入能量)这一历史性目标迈出的坚实一步。
二、成果详解:EAST的“亿度千秒”——从“瞬时爆炸”到“稳态燃烧”
2025年,中国的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST,俗称“人造太阳”)取得了震撼世界的突破:首次实现了1亿摄氏度等离子体、持续1000秒的高约束模稳态运行。这短短八个字——“亿度千秒”,凝聚了中国核聚变团队数十年的智慧与汗水,其意义堪比人类首次实现持续的受控裂变链式反应。
让我们拆解这一成就的含金量:
“1亿摄氏度”:这是触发氘氚聚变反应的必要温度,远高于太阳核心的1500万摄氏度。在EAST中,通过多种高功率加热手段(如微波加热、中性束注入),将“一团稀薄的气体”加热到如此极端状态,并保持其不飞散、不冷却,本身就是一项巨大的工程与物理挑战。
“1000秒”:时间的价值。过去的实验往往只能维持几十秒甚至几秒。1000秒(近17分钟)的长时间运行,证明了中国在等离子体控制技术上的绝对领先。这意味着装置能够处理长时间运行带来的热负荷、粒子流冲刷、以及等离子体不稳定性等一系列复杂难题,从“昙花一现”走向了“持续燃烧”。
“高约束模(H模)”:这是一种更先进的运行模式,能使等离子体边缘自发形成一道“隔热屏障”,极大地提升能量约束性能。在H模下实现千秒量级的稳态运行,是未来聚变堆必须掌握的核心技术。
“全超导”托卡马克:EAST是全球首个建成并运行的全超导托卡马克。其磁体线圈采用超导材料,可以在几乎零电阻的情况下产生强大且稳定的磁场,是实现稳态约束的物理基础,也是未来聚变反应堆的必然选择。
三、展望:照亮通往“无限能源”的可行之路
“亿度千秒”的突破,绝不仅是一个数字纪录。它是一盏明灯,照亮了国际热核聚变实验堆(ITER)及未来聚变电站的可行技术路径。它用实验证明,人类所设计的“磁笼”能够长时间“驯服”上亿度的等离子体火焰,这为ITER实现500秒量级、更高参数的运行,以及中国聚变工程实验堆(CFETR)的设计,提供了最关键的核心数据与运行经验。
展望未来,这一成果将极大提振全球核聚变界的信心,吸引更多资本与人才涌入这一领域。商业聚变公司也将从中获得宝贵的技术启示。虽然实现商业发电仍需攻克材料、氚自持、工程集成等更多难题,但2025年的这个里程碑明确告诉我们:可控核聚变不再是遥不可及的科幻梦想,而是一条我们正在稳步攀登、路线清晰的科技长征。它为人类最终告别能源焦虑与环境污染,开启了一个充满希望的“太阳纪元”。
来源: 桂粤科普
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