全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）。新华社发

　　日前，从安徽省合肥市西郊董铺水库旁的科学岛——中科院合肥物质科学研究院传出好消息：2021年12月30日晚，该院等离子体物理研究所有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间。

创造纪录
等离子体运行维持达1056秒

　　EAST是国家发改委批准立项的国家重大科技基础设施，拥有类似太阳的核聚变反应机制，用来探索核聚变能源应用。核聚变能源的原材料在地球上几乎取之不竭，排放无污染，被视为“终极能源”。
　　实现核聚变发电的两大难点是实现上亿摄氏度点火和稳定长时间约束控制。近年来，在合肥综合性国家科学中心等相关部门支持下，EAST进行一系列性能升级，本轮实验于2021年12月初开始。
　　中科院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛告诉记者，此次实验建立在对上一轮实验结果的总结以及对EAST辅助加热等系统升级改造的基础之上，目标是让“人造太阳”向着更“热”更“持久”发起冲击。
　　万物生长靠太阳，能不能在地球上造出一个“人造太阳”，实现人类源源不断的清洁能源供应梦想？20世纪中叶人类开始核聚变能源研究，20世纪70年代中科院成立了研究托卡马克的课题组，并逐步在合肥等地布局设点。
　　高约11米，直径约8米，重400余吨，看上去像一个巨大的“罐子”——这就是EAST，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“罐”，用来模拟太阳的核聚变反应机制。
　　EAST装置实验运行总负责人龚先祖告诉记者：“2021年上半年，我们把电子温度1.2亿摄氏度等离子体维持了101秒，这次我们是把电子温度近7000万摄氏度的长脉冲高参数等离子体维持了1056秒，注入能量达到1.73吉焦。这是两个不同阶段的目标，千秒等离子体运行的实现，为未来建造稳态的聚变工程堆奠定坚实的科学和实验基础。”
　　实验装置、实验堆、工程堆是瞄准聚变能商用不可逾越的步骤，经过国际社会70余年的共同努力，核聚变研究已从实验装置进入实验堆和工程堆“篇章”。目前，1兆安的等离子体电流、电子温度1亿摄氏度的等离子体、1000秒的连续运行时间，上述三个条件在EAST上已分别实现。
　　“千秒量级等离子体运行再次挑战了世界托卡马克纪录，我们全面验证了未来聚变发电的等离子体控制技术，推动其从基础研究向工程应用迈进了一大步。”中科院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛说。
　　据科研人员介绍，本轮实验至少持续到2022年6月，EAST科研团队将在未来聚变堆类似条件下，向更高参数稳态高约束等离子体运行等科学目标发起冲击。

夸父逐日
下一代“人造太阳”完成工程设计

　　“过去所里都是把科研人员送到国外深造，如今越来越多外国学者来到科学岛上‘取经’。”宋云涛告诉记者，等离子体物理研究所开展“以我为主”的国际合作，成立国际聚变能联合研究中心，已与30多个国家和地区建立合作交流关系，“在5年内将有至少300位世界各地科学家利用EAST开展研究工作。”
　　探索永无止境，“人造太阳”潜能无限，核聚变研究的衍生技术正在悄然改变我们的生活。合肥的地铁用上了等离子体空气净化器，“质子刀”正成为一项重要的癌症治疗手段。此外，太赫兹、磁悬浮列车、核磁共振等方面的应用正在开展。宋云涛介绍，他们牵头成立合肥综合性国家科学中心能源研究院，与一些高能耗企业合作，联合开展“双碳”等方面的成果转化。
　　EAST实验运行负责人钱金平，21年前大学毕业“登岛”研究核聚变，见证了“人造太阳”从无到有的过程，如今又一次过上“朝七晚九”的实验期生活。“目前看，此轮实验至少要持续到2022年5月。”钱金平告诉记者，就像运动员跑步，速度是逐渐提上来的，“如今EAST每天实验放电超过百次，在不断地升温、放电过程中逐步检测性能，最终达到最佳状态。”
　　目前，下一代“人造太阳”——中国聚变工程实验堆已完成工程设计，聚变堆主机关键系统综合研究设施正在建设。如同中国神话传说里的夸父，在宋云涛等科技工作者看来，新的一年，“向着‘太阳’，再出发”。

据新华社