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 中国“人造太阳”破纪录,不间断运行17分钟,实现超长时间核聚变  

时间:2026-10-05 09:55:32   来源:独立屋    编辑:tangyinglin
中国“人造太阳”连续运行17分钟,这条消息到2026年依旧经常被拿出来讨论。可真正值得看的,已经不是17分钟这个数字本身。准确时间是1066秒,也就是17分46秒。2025年1月,合肥全超导托卡马克EAST实现上亿摄氏度、1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行。到了2026年9月,中国聚变研究早已继续向前推进,重点从“烧得久”逐渐进入“密度更高、设备更强、材料更耐用、整机怎么造”的阶段。

先把一个技术概念讲清楚。网上有人把1066秒直接写成“中国已经连续核聚变17分钟”,甚至进一步理解成聚变电站已经可以持续输出能源,这并不准确。EAST创造的是高温等离子体长脉冲高约束运行纪录,不等于氘氚燃料实现1066秒自持燃烧,更不是已经连续发电1066秒。这个区别看起来像是在抠字眼,其实非常关键,因为聚变研究距离真正商业发电,中间还有一整套工程关卡。

EAST真正厉害的地方,是把上亿摄氏度的等离子体稳定维持到了千秒量级。太阳内部能够进行聚变,是因为庞大的自身质量提供了巨大压力。地球上没有这样的天然条件,只能通过托卡马克产生强磁场,把极高温度的带电粒子约束在真空室内部。温度越高,粒子越活跃;运行时间越长,各种不稳定因素越容易积累。因此,把等离子体加热起来并不是全部难题,能够长期控制住它才是走向聚变堆的关键。

看EAST过去十多年的成绩,就知道1066秒不是偶然。2012年,高约束模运行达到30秒;2016年达到60秒;2017年突破100秒;2023年达到403秒;2025年又推到1066秒。更值得注意的是,EAST从2006年建成运行以后,累计等离子体运行次数已经超过15万次。聚变工程真正需要的不是偶尔成功一次,而是在海量实验中不断找到装置的稳定运行边界,再把这些经验交给下一代设备。

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为什么一定要追求高约束模?未来如果建聚变电站,不能依靠不断向等离子体疯狂输入外部能量来维持状态,那样经济账很难算得过来。高约束模式能够减少能量向外输运,使等离子体更有效地保存热量。麻烦在于,高约束状态下边缘区域又容易发生剧烈变化,瞬间产生很强的热流。如果偏滤器和第一壁长期承受这种冲击,材料寿命就会受到影响,严重时甚至可能诱发等离子体破裂。

到了2026年,中国科研人员又开始动另一个更难啃的问题——密度。年初,中国科学院公布EAST实验的新成果,科研团队通过调控边界等离子体与装置壁之间的相互作用,在实验中证实托卡马克“密度自由区”的存在。过去托卡马克运行存在一个很现实的限制,等离子体密度不断提高以后,装置容易接近经验上的密度极限,继续往上推可能引起破裂。

如果只盯着EAST,也会低估2026年的变化。中国聚变研究已经形成了更清晰的梯次:EAST继续解决等离子体物理问题,CRAFT负责给未来聚变堆准备大型工程技术,BEST则进一步向燃烧等离子体和聚变能演示推进。三者不是简单重复造三台“人造太阳”,而是解决三个层次的问题——怎么稳定运行、关键设备怎么制造、下一阶段怎样验证聚变能输出。

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这意味着中国聚变研究正在从“实验室里的等离子体纪录”向“怎样制造聚变堆级机器”移动。托卡马克尺寸越来越大以后,几毫米甚至更小的制造和安装偏差,都可能影响复杂系统集成。真空室、超导磁体、低温系统、加热设备、诊断装置和遥操作系统必须像一套机器一样协同运行。能够制造单件设备是一关,能够把数以万计的部件装成可靠整机,又是另一关。

2026年6月出现的另一项进展,更能说明这种转变。中国研制的聚变堆环向场超导磁体完成验收,长度达到21米、宽12米、高3.3米,总重量582吨,总储能达到120吉焦。按照中国科学院公布的数据,它的体积达到ITER环向场磁体的1.3倍,储能达到3倍,目前属于全球尺寸最大的聚变堆超导磁体,相关核心技术实现国产化。

环向场磁体为什么重要?因为托卡马克没有实体容器能够直接接触上亿摄氏度等离子体,只能依靠强磁场进行约束。未来聚变堆越追求高参数,对磁场强度、磁体尺寸、结构强度和超导稳定性的要求就越高。十几特斯拉级磁场对应的电磁力非常惊人,还要长期工作在极低温环境。能把这样一个几百吨级超导设备造出来,本身就是大型工业体系能力的一部分。

而截至今天,也就是2026年9月23日,中国聚变研究又出现一个很容易被“17分钟纪录”遮住的新进展。中国科学院高能物理研究所今天公布,聚变堆材料辐照与评估联合实验室依托中国散裂中子源,已经开展首轮中子辐照实验,涉及未来聚变堆第一壁、偏滤器以及包层等堆内构件所使用的材料。这个消息没有“亿度”“千秒”那么吸引眼球,却直接碰到了聚变商业化最难的关卡之一。

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还有一个现实问题不能回避:聚变能源距离大规模商业化仍然没有近到触手可及。实验装置获得高参数,并不意味着马上可以建设聚变电厂。氘氚燃料中的氚怎样实现自持增殖,14.1MeV高能中子怎样长期管理,聚变产生的热量怎样高效率转化为电能,大型设备如何快速维护,整个电站的建设成本和发电成本能否接受,每一项都是必须解决的硬问题。

也正因此,国际聚变竞争已经从过去单纯比科研论文,逐渐转向科学、工程和产业链同时竞争。美国商业聚变企业融资活跃,欧洲和日本继续参与ITER,韩国也在推进自己的聚变研究。中国的特点,则是EAST、CRAFT、BEST形成连续技术路线,再把超导、材料、真空、低温和高端制造力量逐步接进来。9月18日在上海举行的2026浦江创新论坛上,中国聚变研究团队讨论的重点已经明确包括聚变工程化落地和产业化路径。

从国家战略科技能力的角度看,这才是“人造太阳”最值得关注的部分。即便商业聚变电站还需要很长时间,可为它研发的大型超导磁体、耐辐照材料、极端真空设备、高功率电源、精密控制和机器人维护技术,并不会等到聚变发电那一天才产生价值。这些技术本身就能推动高端装备和基础工业能力继续向前走。

真正值得期待的下一次突破,未必还是“2000秒”“3000秒”这样的新闻。它可能是一块在高能中子轰击下寿命明显提高的材料,也可能是一套完成满参数验证的聚变堆磁体,还可能是BEST获得关键等离子体、实现聚变能输出的重要节点。等这些看似分散的技术一块块拼起来,中国“人造太阳”才会从科学实验真正向能源工程靠近。

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因此,1066秒最大的意义不是告诉外界中国已经解决了核聚变,而是证明中国已经拥有继续解决后面那些更难问题的实验基础。2026年9月的最新进展也给出了一条越来越清楚的技术路线:EAST继续探索物理极限,CRAFT解决工程极限,BEST向聚变能演示推进,材料研究则开始啃长期服役这块硬骨头。未来真正决定聚变竞争胜负的,已经不是谁先喊出“人造太阳”,而是谁能把上亿度等离子体变成一台能够长期、安全、可靠运行的能源机器。

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