2017年7月3日：我国核聚变研究获得重要突破的那一刻

2017年7月3日夜晚，国家大科学装置—世界上第一个全超导托卡马克（EAST）东方超环传出捷报：实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，创造了新的世界纪录。这标志着EAST成为了世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置。这一具有里程碑意义的重要突破，表明我国磁约束聚变研究在稳态运行物理和工程方面走在国际前列，对国际热核聚变实验堆（ITER）和未来中国聚变工程试验堆（CFETR）建设和运行具有重大的科学意义。

核聚变能：人类未来的理想新能源

煤炭、天然气、石油等化石能源因其不可再生而终将枯竭，人类未来的命运便在于寻找更加持久的清洁能源。能量巨大又不受制于地理条件限制且可作为主力能源的当属核能。核能分为核裂变能与核聚变能。前者已经被人类用于发电，但裂变堆的核燃料蕴藏极为有限，放射性核废料的处理也是世纪难题；核聚变能却不存在上述问题，具有先天优越性。核聚变能的物理基础是氢的同位素氘和氚发生聚变核反应。氘和氚基本没有放射性，反应的生成物是氦气，对环境完全无害。核聚变的原料储量也很丰富，氘可以直接从海水中提取，氚则可以通过氘和锂反应产生。据估算，一升海水中提炼出来的氘经过核聚变反应释放出的能量相当于300升的汽油。

如果人类掌握了核聚变，将拥有可使用十亿年的清洁能源。但是，在地球上实现持续核聚变所需的条件极为苛刻，只有在上亿摄氏度的高温等離子体环境下才能实现自发的持续核聚变反应。在地球上如何盛载上亿摄氏度的高温等离子体并加以约束控制，让它们在其中持续性地发生核聚变，便是重大挑战之一。

20世纪50年代，苏联科学家提出了磁约束的概念，并建成了一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器装置，人称托卡马克。托卡马克是一个由封闭磁场组成的“容器”，通电时，托卡马克的内部会产生巨大的螺旋形磁场，带电粒子会沿封闭的磁力线做螺旋式运动，上亿摄氏度高温的等离子体就这样被约束在这种环形的磁场中。托卡马克核聚变实验装置被公认为是探索、解决未来稳态聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径。

东方超环：世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置

我国核聚变能研究始于20世纪五六十年代，尽管经历了长时间非常困难的环境，但始终能坚持稳定、渐进的发展，建成了两个发展中国家最大的、理工结合的大型现代化专业研究院所，即中国科学院等离子体物理研究所和核工业西南物理研究院，目前正在运行的实验装置是东方超环装置（EAST）和环流器二号装置（HL-2A）。其中，由我国科学家自主研制并拥有完全知识产权的EAST装置是世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置。EAST装置在研制过程中，解决了一系列关键技术难题，自主发展了68项关键技术，建成了20个子系统，完成装置建设并实现工程调试一次性成功。形成了多个重大创新点，如大型超导磁体、超高真空、偏滤器、超导导体生产等，填补相关国内空白并具有广泛的应用前景，一些独创的技术得到了国际同行的赞赏和借鉴。

EAST装置因其独有的全超导、非圆截面及主动冷却内部结构三大特性和在高参数下开展稳态实验研究的能力，已经成为国际磁约束聚变装置中最前沿的国际开放的实验平台之一。EAST自2006年首次放电成功至今已开展了14轮物理实验，总放电超过8万次，先后创造多项托卡马克运行的世界纪录。其中2012年实现411秒2000万度高参数偏滤器等离子体和30秒高约束等离子体运行；2016年实现电子温度超过5000万摄氏度持续时间102秒的超高温长脉冲等离子体运行，以及获得超过60秒的稳态长脉冲高约束等离子体运行；2017年实现稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，成为世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置；2018年实现了电子温度1亿摄氏度的等离子体运行……

参加ITER计划：树立“中国创造”品牌形象

中国在2006年正式参加了全球规模最大、影响最深远的国际科技合作项目之一的国际热核聚变实验堆（ITER）计划。我方承担的ITER部件研发任务做到了100%合格、100%国产化、产品质量和进度均处于ITER七方30多个国家之首。凭借先进的研发工艺和质量标准，通过国际竞标赢得了欧盟无法完成的大型超导磁体建造任务，研制世界上最大的导体 PF6采购包，自行设计研制的ITER高温超导大电流引线成为ITER参加七方中首个通过测试验收的ITER原型件，承担的PF5导体成为ITER七方中首件交付ITER现场的大件产品。此外，还实现向欧美发达国家的技术输出，部分产品国际市场占有率达到100%。

目前，EAST装置已成为国际磁约束聚变装置中最前沿的国际开放平台之一。新的国家大科学装置—聚变堆主机关键系统综合设施也正在建设当中。为了推动中国聚变工程试验堆（CFETR）项目，目前已经开展了CFETR项目工程设计和关键部件预研系列工作。

2011年，时任国家副主席习近平在中国科学院等离子体物理研究所视察时指出，核聚变能研究工作为人类在选择未来能源方面开辟了一条光明的道路。

在开发核聚变能的路上，我国已从“追赶者”跨越到“并跑者”，再到如今成为具备国际技术输出能力的“领跑者”。中国聚变科学家们始终坚守人类的能源梦想并为之奋斗不息，争取早日实现聚变能发电目标，在中国点亮核聚变能的“第一盏灯”，为世界核聚变研究做出更多的贡献。 （叶华龙）