清晨的合肥科学岛上，一座形如巨大“游泳圈”的装置静静矗立。它不是普通的工业设备，而是被科学家们亲切称为“人造太阳”的全超导托卡马克核聚变实验装置——东方超环（EAST）。当它启动时，内部温度可达上亿摄氏度，模拟着太阳核心的聚变反应。这束“人造阳光”，正照亮中国追逐清洁能源梦想的道路，为我们打开了一扇通往近乎无限能源的未来之门。
什么是核聚变？为什么被称为“终极能源”？
1905年，爱因斯坦提出著名的质能方程E=mc2，揭示物质中蕴含的巨大能量。核聚变，正是这一理论的完美体现：两个轻原子核结合成一个更重的原子核，过程中损失的质量转化为巨大能量。一克氘（氢的同位素）参与聚变释放的能量，相当于燃烧8吨石油。而地球海水中含有约40万亿吨氘，足以满足人类上百亿年的能源需求。与核裂变相比，聚变不产生高放射性废物，无碳排放，燃料取自海水，几乎“用之不竭”。然而，要实现可控核聚变，必须满足极端条件：温度超过1亿℃、等离子体密度足够高、约束时间足够长。这三者构成的“劳逊判据”，如同打开聚变大门的“三把钥匙”。
中国“人造太阳”之路：从追赶到引领
EAST：合肥科学岛上的“中国心”。1994年，中国在引进俄罗斯T-7装置基础上，经重新设计研制，成功建成HT-7超导托卡马克装置，使我国成为继俄、日、法之后第四个拥有该类装置的国家。2003年，HT-7实现等离子体约束60秒、1000万摄氏度的重大突破，被列入当年中国十大科技进展。在此基础上，中国科学院等离子体所提出了“HT-7U全超导非圆截面托卡马克装置”计划。2003年10月，项目更名为EAST，象征着中国在核聚变领域的崛起。面对西方技术封锁，万元熙院士带领团队依靠自主创新，攻克超导、低温、真空等关键技术难关，于2006年建成世界上首个全超导非圆截面托卡马克装置，造价仅为国际同类装置的1/15。2025年1月20日，EAST再创世界纪录，成功实现1亿℃、1066秒长脉冲高约束模等离子体运行，成为人类首次在实验装置上模拟出未来聚变堆运行所需的环境。
HL系列：成都基地的“聚变之光”。在西南成都，另一个“人造太阳”的故事同样令人振奋。1984年，中国环流一号（HL-1）在四川乐山建成投运，成为我国核聚变领域第一座大科学装置，标志着我国核聚变研究从原理探索到中大规模装置实验的跨越。2020年，我国自主设计建造的新一代“人造太阳”——中国环流器三号（HL-3）在成都建成。2025年3月28日，HL-3实现了原子核温度1.17亿℃、电子温度1.6亿℃的“双亿度”突破。同年10月，中国环流三号等离子体电流突破115万安培，创造了中国可控核聚变装置运行新纪录。
国际合作与自主创新“两条腿走路”
核聚变研究是人类共同的事业。2006年11月21日，科技部时任部长徐冠华在巴黎代表中国政府签署国际热核聚变实验堆计划（ITER）协定，标志着我国正式加入这项仅次于国际空间站的大型国际科学工程。
为什么要加入ITER？这要从国家战略高度来理解。核聚变技术被视为“能源皇冠上的明珠”，谁能率先掌握这项技术，谁就能在未来能源格局中占据主导地位。ITER计划汇集了全球最先进的聚变技术，参与其中，我国能在较短时间、用较小投资使我国核聚变能研究在整体上进入世界前沿。
通过参与ITER，我国获得了巨大收益：掌握了ITER所有科研成果和知识产权；培养了一支高水平的聚变研发和管理队伍；带动了国内相关产业升级。我国承担了ITER计划约9%的总贡献份额，其中超过70%以实物形式完成。2019年，中核集团牵头的中法联合体成功签下ITER主机安装一号合同（TAC1），这是中国企业在欧洲市场中竞标到的最大核能工程项目。值得一提的是，我国科研人员原创的超声分子束注入（SMBI）技术成功通过国际标准立项，成为全球核聚变领域的重要技术标准。这一技术由中国科研人员完全自主发明，用于提高等离子体加料效率，对实现稳定的聚变反应至关重要。
聚变“热起来”：企业入局、AI赋能
如今，核聚变研发已不再是科研院所的“独角戏”。2023年，由中核集团牵头，33家央企、科研院所、高校等组成可控核聚变创新联合体，涵盖从材料、制造到应用的全产业链，形成了“科研+工程”机制、“工程+应用”举国模式。
民营企业也加入这场科技革命。新奥集团的“玄龙-50U”氢硼聚变装置取得重大技术突破，在国际上首次实现氢硼聚变等离子体100万安培放电；能量奇点公司建成全球首台全高温超导托卡马克装置“洪荒70”；星环聚能则专注于紧凑型聚变装置研发。这些企业从不同技术路径探索核聚变商业化，为整个领域注入了新活力。
人工智能正成为核聚变研究的“加速器”。通过AI算法，等离子体破裂预测准确率提升至83.3%，显著缩短研发周期；数字孪生技术将等离子体模拟速度提升5个数量级；高温超导材料使磁体性能大幅提升，为装置小型化创造条件。
未来已来：从实验室到“点亮万家灯火”
在“双碳”目标驱动下，核聚变产业迎来历史性机遇。“十五五”规划建议首次将核聚变能列为未来产业，这意味着核聚变从实验室研究迈向产业化应用的步伐正在加快。根据规划，我国力争2045年前后实现聚变演示发电，2055年前后实现聚变电站投运。同时，全球核聚变竞赛日趋激烈。2024年，美国能源部发布《聚变能源战略2024》，将核聚变能列为国家科技优先发展领域，英国推进STEP计划，日本锚定2050年实现核聚变发电。面对这场没有硝烟的科技竞赛，中国核聚变队伍正接续奋斗，在自主创新道路上稳步前行。
在《流浪地球》等科幻电影中，核聚变发动机推动地球开启星际流浪之旅。如今，这个科幻场景正一步步照进现实。谈论核聚变，不仅是在讨论一种能源技术，更是在探索人类文明可持续发展的路径。
核聚变能源的实现，将为我国能源安全提供战略支撑，为“双碳”目标注入强劲动能。正如万元熙院士所言：“我们的使命就是赶在化石能源枯竭前，找到可替代的新能源。”在这场伟大征程中，中国科研工作者以“板凳甘坐十年冷”的定力与“敢教日月换新天”的豪情，书写着新时代科技创新的壮丽篇章。让我们共同期待，那束来自中国的“人造阳光”，照亮人类可持续发展的未来！
（作者单位：南京工程学院能源与动力工程学院）
责任编辑：王昆鹏
