半月談記者 陳 諾 徐海濤 何曦悅

萬物生長靠太陽，是常識。人類可以復(fù)刻太陽的神奇力量嗎?安徽合肥科學(xué)島上的一群科學(xué)家就想做這樣的事。他們?nèi)找瓜喟榈闹袊叭嗽焯枴比瑢?dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)，目標(biāo)只有一個：讓家家戶戶都掌握太陽的開關(guān)，讓人類歷史徹底翻過能源危機(jī)這一頁。

聽起來離我們還很遙遠(yuǎn)，不過，中國“人造太陽”可是不斷在進(jìn)步。

千秒時刻至，聚變希望生

2025年1月20日下午，EAST控制大廳的大屏幕上，裝置內(nèi)部的紅光不住閃爍?！?98、999、1000……”隨著計時器突破4位數(shù)，沉寂的大廳一下爆發(fā)出掌聲，現(xiàn)場的科研人員紛紛起立歡呼：EAST終于實現(xiàn)了1億攝氏度1066秒高約束模等離子體運(yùn)行。世界紀(jì)錄，就此刷新。

太陽之所以發(fā)光發(fā)熱，源于其內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，“人造太陽”顧名思義，就是要造出一個“太陽”實現(xiàn)聚變發(fā)電。核聚變材料在地球上極豐富，且排放無污染，在許多人看來是打開“能源自由”之門的鑰匙。

可是怎樣才能讓核聚變?nèi)沼每杉澳?

EAST選擇的技術(shù)路線——磁約束核聚變，簡單來說，就是打造一座“磁籠子”，把等離子體約束起來，“同時創(chuàng)造聚變需要的條件，并且設(shè)法長時間維持下去，讓核聚變反應(yīng)能夠持續(xù)發(fā)生，向外穩(wěn)定輸出能量?！敝袊茖W(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副院長、等離子體物理研究所(簡稱等離子所)所長宋云濤表示，這是目前公認(rèn)最有希望的聚變技術(shù)。

2006年，中國自主建成EAST，這個形似巨罐的大家伙有22個子系統(tǒng)、近百萬個零部件，擁有核心技術(shù)200多項，集“超高溫”“超低溫”“超強(qiáng)磁場”“超高真空”“超大電流”等極端條件于一身。過去幾年里，EAST的長脈沖高約束模運(yùn)行時間不斷延長，先后實現(xiàn)了60秒、100秒、403秒等重大突破。

EAST物理實驗總負(fù)責(zé)人龔先祖在控制大廳監(jiān)測實驗數(shù)據(jù) 杜宇 攝

1000秒，是聚變發(fā)電的一道門檻?！熬圩兎磻?yīng)達(dá)到千秒量級，就能夠較好地實現(xiàn)自我維持。”宋云濤說，這意味著人類首次在實驗裝置上模擬出未來聚變堆高效穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的必備條件。

當(dāng)然，這距離造出真正有實用價值的“人造太陽”，還有很長的路。尤其重要的是，反應(yīng)堆的配套設(shè)備，需要不斷打磨，與核心技術(shù)一道精進(jìn)。

科學(xué)島以北，名為“夸父”的聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施園區(qū)建設(shè)正酣，這是為未來聚變實驗堆和工程堆研制核心部件和關(guān)鍵子系統(tǒng)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施所在。

走進(jìn)其中一間廠房，“夸父逐日”的壁畫下，一個高20米、重5600噸，形如“橘子瓣”的物件映入眼簾。它叫1/8真空室，未來，8個這樣的“橘子瓣”合而為一，下一代“人造太陽”將在其中“燃燒”。

今年1月14日，園區(qū)內(nèi)的強(qiáng)流直線等離子體裝置“赤霄”通過專家驗收，這座得名于中國古代名劍的裝置每平方米每秒鐘可極速噴射出10的24次方個——即億億億個粒子，一次可連續(xù)運(yùn)行24小時以上。我國成為荷蘭之后國際上第二個擁有此類裝置的國家。

去年年底，“夸父”園區(qū)還建成了國際尺寸最大、實驗條件最完善的大型超導(dǎo)磁體動態(tài)性能測試系統(tǒng)?！啊涓浮b置啟動建設(shè)以來，已完成80余個關(guān)鍵里程碑建設(shè)任務(wù)，主體工程進(jìn)度完成83%?！敝袊茖W(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所團(tuán)委書記葉華龍介紹，到2025年底“夸父”將全部完成建設(shè)。

昔日旁聽者，已是“打樣”人

不久前在瑞士閉幕的2025達(dá)沃斯論壇上，“先進(jìn)核技術(shù)”是流行詞之一，與會專家普遍認(rèn)為，小型模塊化反應(yīng)堆和核聚變，是人類未來清潔能源的重要解決方案。為實現(xiàn)這一夢想，多國竭盡全力，意欲摘取可控核聚變技術(shù)這一能源技術(shù)“皇冠上的明珠”。

中國投入磁約束核聚變研究，始于上世紀(jì)70年代。當(dāng)年“背著饅頭出國學(xué)習(xí)”的國際會議門外漢，如今已是世界級聚變研究會議的座上賓。歐盟聚變委員會主席托尼·多恩說，相對于歐美國家，中國的聚變研究盡管起步較晚，但效率和進(jìn)展令人驚嘆。

全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置 黃博涵 攝

2006年，中國正式成為全球最大“人造太陽”國際熱核聚變實驗堆(ITER)的參與方。在這個全球各國共同“種太陽”的國際大科學(xué)工程計劃中，等離子體所是中方任務(wù)主要承擔(dān)單位之一。宋云濤說，近20年過去，等離子體所已與全球50多個國家超過120家科研機(jī)構(gòu)建立了穩(wěn)定的交流合作關(guān)系，還助力眾多探索核聚變的新興國家建設(shè)相關(guān)學(xué)科和裝置。

2024年年初，以ITER實驗運(yùn)行部門負(fù)責(zé)人為首的百余名中外科學(xué)家來到EAST開展聯(lián)合物理實驗，為ITER的未來運(yùn)行“打樣”，提前演練未來技術(shù)難題的攻堅之道。

聚變熊熊火，創(chuàng)新滿天星

實際上，EAST的工作，已經(jīng)與我們的生活有了鏈接。

春節(jié)期間，當(dāng)合肥市民外出采買年貨、走親訪友時，也許少有人知道，“人造太陽”在為他們幫忙。安徽中科太赫茲科技有限公司出品，多臺脫胎于“人造太陽”核心技術(shù)的安檢儀已布設(shè)于市區(qū)數(shù)處人流密集場所，保障節(jié)日安全。

公司總經(jīng)理王宏北這樣解釋：“太赫茲技術(shù)本用于監(jiān)測‘人造太陽’內(nèi)部上億攝氏度‘火球’的運(yùn)行，用于安全檢測只是‘牛刀小試’，我們還打算將之拓展到腦機(jī)接口等技術(shù)的研發(fā)?！?/p>

在距離“夸父”裝置不遠(yuǎn)處的合肥中科離子醫(yī)學(xué)技術(shù)裝備有限公司，科研人員基于“人造太陽”研制中發(fā)展的超導(dǎo)、射頻等技術(shù)，自主研發(fā)出質(zhì)子治療系統(tǒng)，可精確高效治療人體腫瘤。目前該系統(tǒng)已完成調(diào)試，計劃2025年上半年啟動臨床實驗。

正在“夸父”裝置現(xiàn)場工作的青年科學(xué)家陳曉嬌，很樂意向人分享他們團(tuán)隊新成果的轉(zhuǎn)化進(jìn)展?；凇翱涓浮毖b置采取的“超大電流”技術(shù)，他們團(tuán)隊研發(fā)出新型智能微網(wǎng)控制系統(tǒng)，可用于解決當(dāng)下新能源接入及消納問題。

據(jù)了解，下一代“人造太陽”中國聚變工程實驗堆已完成工程設(shè)計。中國磁約束核聚變路線圖，已然指向世界首個聚變示范電站。有生之年，一盞由聚變能點(diǎn)亮的燈火，也許就在你我案頭。