中国科学家突破核聚变约束技术：EAST装置实现连续运行500秒
中国科学家在核聚变约束技术领域取得重大突破，EAST装置实现连续运行1066秒，远超500秒目标，刷新世界纪录。
突破详情
时间：2025年1月20日
装置：中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）
成果：实现上亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，创造了新的世界纪录。
技术背景
EAST装置：形如“巨罐”，汇聚“超高温”“超低温”“超高真空”“超强磁场”“超大电流”等尖端技术于一体，近百万个零部件协同工作，拥有专利近2000项。
技术挑战：实现可控核聚变需要约束温度高达上亿度的等离子体，防止其“暴走”。EAST装置通过强磁场约束高温等离子体，使其达到核聚变所需的条件。
突破意义
科学价值：对探索未来的聚变堆前沿物理问题，提升核聚变能源经济性、可行性，加快实现聚变发电具有重要意义。
工程实践：标志着中国聚变能源研究从基础科学向工程实践的重大跨越。
国际影响：EAST装置成为国际磁约束聚变装置中最前沿的国际开放平台之一，帮助东南亚、西亚、南美、北非等地核聚变新兴国家的相关学科研究和实验装置建设。
发展历程
早期突破：EAST装置自2006年建成运行以来，等离子体运行次数超过15万次，先后跨越60秒、100秒、400秒等重大里程碑。
近期进展：
2023年实现403秒高约束模等离子体运行。
2025年实现1066秒高约束模等离子体运行，刷新世界纪录。
未来展望
聚变能实验装置（BEST）：预计在2027年底建成，将真实产生能量，并在全球率先演示聚变发电。
中国聚变工程示范堆（CFEDR）：正在开展工程设计，未来将瞄准建设世界首个聚变示范电站。
中国科学家突破核聚变约束技术有哪些挑战？
一、燃烧等离子体控制：高温与稳定性的双重考验
高温约束难题
核聚变需将等离子体加热至上亿摄氏度（远超太阳核心温度），常规材料无法直接接触。中国通过托卡马克装置（如EAST、中国环流三号）利用强磁场约束等离子体，但高温下等离子体易产生湍流，导致能量和粒子逃逸，破坏约束稳定性。
稳态运行挑战
实现能量净输出需长时间维持高温高密度等离子体。中国环流三号虽实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，但堆芯级参数下等离子体控制难度更高，大破裂风险剧增。
二、材料抗辐照性能：极端环境下的生存之战
第一壁材料
直接面对高温等离子体的“第一壁”需承受极高热负荷和中子辐照。传统材料易脆化、肿胀，需开发高熔点、抗辐照的特殊材料（如钨合金、碳纤维复合材料）。
超导材料
磁约束装置依赖超导磁体产生强磁场，但超导材料在极端条件下易失超。中国需突破高温超导技术，提升磁体稳定性并降低成本。
三、氚增殖与自持循环：燃料闭环的关键突破
氚资源稀缺性
氚在自然界中含量极少，核聚变需通过锂包层增殖氚。中国需解决氚增殖反应效率、氚提取与回收技术，实现燃料自持循环。
中子辐照影响
氚增殖过程中产生的高能中子会辐照材料，导致其性能退化。需开发抗中子辐照涂层和屏蔽技术，延长材料寿命。
四、系统集成与工程化：从实验室到产业的跨越
多学科交叉
核聚变装置涉及等离子体物理、超导技术、材料科学、控制工程等数十个学科，系统集成难度极大。中国需协调各领域技术，实现装置整体优化。
研发成本高昂
ITER项目预算超200亿欧元，中国环流三号等装置建设亦需巨额投入。需平衡技术突破与成本控制，探索模块化、紧凑化设计以降低造价。
五、国际竞争与时间压力：大国博弈中的技术赛跑
全球技术竞争
英伟达、谷歌等科技巨头已入局核聚变领域，全球私人核聚变公司超40家。中国需加速技术迭代，避免在国际竞争中落后。
商业化时间表
美国聚变工业协会预测，89%的企业看好2030年前实现并网发电。中国需在2050年前完成聚变示范堆建设，时间紧迫，任务艰巨。
中国应对策略：定力与协同并举
国际合作
通过ITER计划吸收全球技术经验，同时推进中国聚变工程试验堆（CFETR）自主设计，弥补ITER与商业堆之间的技术差距。
技术攻关
聚焦高功率加热系统、先进偏滤器位形控制、工业软件自主化等关键领域，提升装置运行参数与稳定性。
产学研协同
发挥“国家队”主导作用，联合高校、企业组建创新联合体，推动技术转化与产业孵化。
评论列表