我们离“人造太阳”还有多远？关于可控核聚变，你想知道的都在这

国庆假期的安徽合肥科学岛，比往常更热闹些。紧凑型聚变能实验装置BEST主机开启全面组装的机械轰鸣声，与聚变堆主机关键系统综合研究设施CRAFT交付环向场磁体线圈盒的金属碰撞声交织在一起，像一首关于未来的进行曲。

当"人造太阳"（全超导托卡马克核聚变实验装置EAST）再次因创造"1亿摄氏度1000秒"的世界纪录登上热搜，公众的目光再次聚焦于这个被称作"终极能源"的领域——我们究竟离真正掌握可控核聚变还有多远？

了解“人造太阳”

全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST，“东方超环” ），有“人造太阳”之称，其运行原理就是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过类似变压器的原理使其产生等离子体，然后提高其密度、温度使其发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。

2025年1月创造的"1亿摄氏度1000秒"纪录，正是这一技术的里程碑——此前国际上最长的等离子体运行纪录仅为400多秒，而1000秒已接近未来商用聚变堆连续运行的基础时长要求（通常认为需达到数千秒以上）。

这意味着，人类首次在实验室中实现了接近工程化应用的"高质量燃烧"：高温、高约束、长时间稳定运行三大关键指标取得突破性进展。

中国"聚变矩阵"：从单点突破到系统攻坚

合肥科学岛上的"聚变三剑客"（EAST、BEST、CRAFT），正构成中国可控核聚变研究的完整拼图。

作为"老大哥"的EAST，是全球首个全超导托卡马克装置，其使命是探索等离子体运行的物理极限——比如验证高温下磁约束的稳定性、研究杂质控制与能量输运规律。2025年的新纪录，正是其在物理机制研究上的又一次飞跃。

而新建的BEST（紧凑型聚变能实验装置）和CRAFT（聚变堆主机关键系统综合研究设施），则更聚焦工程化应用。BEST采用更紧凑的设计，目标是验证未来聚变堆的关键物理过程（如偏滤器排灰、氚自持等）；

CRAFT则是全球规模最大的聚变堆主机关键技术研究平台，其交付的环向场磁体线圈盒是托卡马克装置的核心部件之一——这些环形磁体产生的磁场就像"无形牢笼"，将上亿摄氏度的等离子体牢牢束缚在装置中心。

据公开报道，CRAFT已攻克了大型超导磁体制造、低温系统集成等多项"卡脖子"技术，为未来建造真正的聚变示范堆（如CFETR）奠定了硬件基础。

距离商用还有几道关？

尽管进展迅猛，但可控核聚变要真正走进千家万户，仍需跨越几道关键门槛：

首先是"点火"与"净能量增益"的持续优化。

目前EAST等装置实现的聚变反应虽能释放能量，但输入的加热功率（如射频波、中性束注入）仍大于输出能量（Q值小于1）。国际热核聚变实验堆（ITER）的目标是实现Q≥10（输出能量是输入的10倍），而商用堆需要更高效的能量转化——这要求进一步提升等离子体密度、温度和约束时间（即"劳森判据"的三大参数）。

其次是材料的极限挑战。

上亿摄氏度的等离子体与装置内壁的相互作用会产生高能中子，这些中子会轰击材料导致辐照损伤、结构变形甚至活化产生放射性。如何研发出耐高温、抗辐照、低活化的第一壁材料（如钨铜合金、碳化硅复合材料），是工程化的核心难题。

再者是系统的可靠性与经济性。

聚变堆需要长期稳定运行（商用堆设计寿命通常为30-40年），这对超导磁体的连续工作能力、冷却系统的效率、燃料循环（氘氚的自持与提纯）的可靠性提出了极高要求。此外，装置建造成本（ITER预算超200亿欧元）、维护复杂度等问题，也需要通过技术创新进一步降低。