人造太陽(yáng)：燃起聚變之光

太陽(yáng)源源不斷輸送光熱，滋養(yǎng)地球萬(wàn)物。受太陽(yáng)啟發(fā)，全球科學(xué)家都在攻堅(jiān)人造太陽(yáng)——可控核聚變裝置。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，人造太陽(yáng)就是模仿太陽(yáng)內(nèi)部聚變反應(yīng)，用磁場(chǎng)鎖住上億度高溫等離子體，以氘、氚為燃料，打造近乎無(wú)限、清潔、安全的終極未來(lái)能源。它雖仍處在科研攻堅(jiān)階段，卻承載著人類(lèi)破解能源危機(jī)、走向可持續(xù)發(fā)展的全部希望。

PART 1

聚變物理引擎：能量從何而來(lái)

太陽(yáng)本質(zhì)就是一座巨型聚變反應(yīng)堆，核心溫度高達(dá)1500萬(wàn)℃，每秒將6億噸氫聚變成氦，虧損的質(zhì)量通過(guò)質(zhì)能方程E=mc2轉(zhuǎn)化為巨量能量。

核聚變?cè)砗苤卑祝?strong>輕原子核相撞聚合為重原子核，釋放超大能量。

氘氚聚變反應(yīng)后生成氦原子與高能中子，約80%能量由中子攜帶釋放。早在2017年，美國(guó)企業(yè)就布局可控核聚變基礎(chǔ)專(zhuān)利，覆蓋全球18個(gè)國(guó)家和地區(qū)，公開(kāi)了燃燒室受控聚變方法及聚變反應(yīng)堆應(yīng)用方案。

PART 2

兩大主流路線：仿星器VS托卡馬克

地球無(wú)法復(fù)刻太陽(yáng)引力約束，目前可控聚變主要靠磁約束、慣性約束兩大路徑，其中磁約束里最主流的是仿星器和托卡馬克。

仿星器

環(huán)形結(jié)構(gòu)，依靠外部扭曲磁鐵形成三維磁場(chǎng)，無(wú)需等離子體電流就能穩(wěn)定約束，可長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行、無(wú)突發(fā)中斷風(fēng)險(xiǎn)，穩(wěn)定性更強(qiáng)。

早年因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高發(fā)展緩慢。中國(guó)中科院團(tuán)隊(duì)研發(fā)簡(jiǎn)化永磁體仿星器專(zhuān)利，大幅簡(jiǎn)化線圈與真空室結(jié)構(gòu)，降低建設(shè)成本，經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用價(jià)值大幅提升。

托卡馬克

依靠外部磁線圈+等離子體自身電流疊加形成螺旋磁場(chǎng)，把高溫等離子體牢牢 “鎖” 在環(huán)形腔內(nèi)。

技術(shù)最成熟、可控性強(qiáng)，國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER就采用這一路線。我國(guó)從上世紀(jì)80年代自主研發(fā)，還在廠房布局、工程落地方面形成專(zhuān)利方案，適配未來(lái)商用建設(shè)需求。

整體來(lái)看：托卡馬克成熟度高、短期優(yōu)先落地；仿星器勝在長(zhǎng)期穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，后勁十足。

星際遠(yuǎn)航暢想圖

PART 3

攻堅(jiān)兩大世界級(jí)難題

人造太陽(yáng)想要從實(shí)驗(yàn)走向商用，必須跨過(guò)兩道大關(guān)：

管住上億度等離子體

上億度 “人造火球” 極不穩(wěn)定，極易扭曲逃逸、沖擊設(shè)備。我國(guó)核工業(yè)西南物理研究院研發(fā)等離子體破裂實(shí)時(shí)控制專(zhuān)利，通過(guò)智能預(yù)警與多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)緩解破裂風(fēng)險(xiǎn)。

攻克反應(yīng)堆材料壽命瓶頸

聚變產(chǎn)生的高能中子持續(xù)轟擊，會(huì)讓材料脆化、變形、產(chǎn)生輻射，現(xiàn)有材料壽命遠(yuǎn)達(dá)不到商用電站30年要求。國(guó)內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)提出仿生液態(tài)金屬包層專(zhuān)利，通過(guò)液態(tài)中間層阻隔腐蝕，有效延長(zhǎng)聚變堆材料使用壽命。

如果把聚變研發(fā)比作手機(jī)，人類(lèi)如今只實(shí)現(xiàn)了 “開(kāi)機(jī)”，想要穩(wěn)定 “持續(xù)發(fā)電”，還要闖過(guò)材料、等離子體穩(wěn)態(tài)、氚循環(huán)三大關(guān)卡。

PART 4

中國(guó)力量：從跟跑到領(lǐng)跑

中國(guó)核聚變研究起步早、進(jìn)度快、成果亮眼：

• 東方超環(huán)EAST：全球首個(gè)全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克，2025年實(shí)現(xiàn)1億攝氏度、1066秒穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，刷新世界紀(jì)錄；

• 夸父CRAFT：聚變堆關(guān)鍵部件取得突破，偏濾器熱負(fù)荷能力達(dá)國(guó)際頂尖水平；

• BEST緊湊型聚變裝置：中國(guó)下一代人造太陽(yáng)計(jì)劃，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)20-200兆瓦聚變功率，示范并網(wǎng)發(fā)電。

中國(guó)還給出清晰時(shí)間表：2025-2027年建成裝置、驗(yàn)證穩(wěn)態(tài)；2028-2030年突破燃燒等離子體控制；2030年后打造全球聚變產(chǎn)業(yè)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。

從專(zhuān)利格局看，全球核聚變專(zhuān)利中、美、歐三足鼎立，中國(guó)占比約28%位居第一，在磁約束、超導(dǎo)材料領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)突出，已躋身全球聚變科研第一方陣。

世界首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置EAST

PART 5

終極價(jià)值：開(kāi)啟人類(lèi)文明新篇章

為什么一定要造人造太陽(yáng)？

能源近乎無(wú)限：一杯水所含氘，能量等效300升汽油；

零碳排放、清潔安全：無(wú)化石污染，無(wú)核裂變?nèi)蹥эL(fēng)險(xiǎn)；

應(yīng)用場(chǎng)景廣闊：未來(lái)可支撐太空探索、火星航行、海底城市建設(shè)等科幻級(jí)應(yīng)用。

清潔能源已是全球剛需，可控核聚變被公認(rèn)為人類(lèi)終極能源。中國(guó)持續(xù)攻堅(jiān)、技術(shù)領(lǐng)跑、標(biāo)準(zhǔn)先行，正以硬核科技燃起聚變之光，為全球能源轉(zhuǎn)型、人類(lèi)永續(xù)發(fā)展，寫(xiě)下屬于中國(guó)的答案。

（文章來(lái)源：《創(chuàng)意世界》2026年5月號(hào)）

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編校：苑寶平