界面新聞記者 ｜ 戴晶晶

中國“人造太陽”進度再次迎來刷新。

1月20日，位于安徽合肥的全超導托卡馬克核聚變(EAST)實驗裝置實現了超億度、1066秒的長脈沖高約束模等離子體運行，創下了托卡馬克裝置穩態高約束模運行新的世界紀錄。

該運行時長突破了千秒量級，較EAST于2023年4月創造的403秒原紀錄，延長了約1.5倍。

“聚變反應達到千秒量級才能自我維持，跨越‘億度千秒’意味著人類首次在實驗裝置上模擬出未來聚變堆運行所需的環境。”中國科學院合肥物質科學研究院副院長、等離子體物理研究所所長宋云濤稱。

據新華社報道，這標志著中國聚變能源研究實現從基礎科學向工程實踐的重大跨越，對人類加快實現聚變發電具有重要意義。

核聚變是輕原子核結合成較重原子核并放出巨大能量的過程。由于聚變原材料資源相對豐富，且無污染排放，因此可控核聚變被一直認為是人類解決能源問題的重要出路，視為“終極能源”。

聚變三重積(等離子體溫度、密度和能量約束時間的乘積)是衡量聚變效果的參數，學術界認為該數值達到10的22次方時，聚變反應輸出的功率才能大于等于為驅動這一反應而輸入的功率，達到點火條件(Q>1)，Q>10則是商用條件。

由于地球上難以形成太陽內部的壓強，聚變裝置需要將等離子體溫度加熱至1億攝氏度以上，并使高溫等離子體維持一定時間才有機會實現聚變。

在各類核聚變技術路線中，托卡馬克被譽為“人造太陽”，其裝置的中央是一個環形的真空室，外面纏繞著線圈，像一個甜甜圈，在通電時內部會產生巨大的螺旋形磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度。

“按照聚變三重積，1億攝氏度、千秒是實現聚變的必要條件，不是充分條件。”一位聚變行業的專家對界面新聞表示，但未來核聚變商業化運行需要長時間運行，EAST長時間運行經驗具有很大的意義。

據EAST物理實驗總負責人龔先祖介紹，最新的實驗考驗了裝置各項系統的穩定性，科研人員提升加熱系統穩定性、控制系統精準性、診斷系統精確性，解決了等離子體物理集成、壁材料排熱等前沿問題。

EAST裝置是中國新一代可控核聚變研究裝置，也是全球首個全超導非圓截面托卡馬克核聚變實驗裝置，為國際上最重要的核聚變研究實驗平臺之一。

該裝置由中科院合肥物質科學研究院自主研制，于2006年9月28日建成，并首次等離子體放電成功，至今等離子體運行次數超過15萬次。

2021年5月，EAST成功實現可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行。當年12月，該裝置將電子溫度近7000萬攝氏度的長脈沖高參數等離子體維持了1056秒。

對于最新的突破，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所EAST大科學團隊指出，億度千秒量級穩態高約束模的實現充分驗證了聚變堆高約束模穩態運行的可行性。

托卡馬克裝置運行模式可分為高約束模式和低約束模式，EAST采用的高約束等離子體運行模式效率高、經濟性強，是國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)、中國聚變工程實驗堆(CFETR)等未來聚變實驗堆和工程堆穩態運行的基本模式。

EAST實現“億度千秒”再度逼近了驗證聚變的工程可行性，但不意味著核聚變商業化就近在咫尺。

中國商業核聚變公司陜西星環聚能科技有限公司(下稱星環聚能)創始人兼CEO陳銳此前對界面新聞總結稱，核聚變的商業化包含三個階段：首先是科學的可行性，即理論上可實現；其次是工程的可行性，即人類有能力實現這一理論；最后是商業的可行性，即實現的方式在經濟上是可接受的。

近兩年，中國國家隊和商業隊的“人造太陽”突破不斷。

2022年10月，中國新一代“人造太陽”(HL-2M)等離子體電流突破100萬安培(1兆安)，創造了中國可控核聚變裝置運行新紀錄，標志著中國核聚變研發距離聚變點火邁進了重要一步。

目前，下一代“人造太陽”中國聚變工程實驗堆(CFETR)已完成工程設計，計劃到2035年建成建成聚變工程實驗堆。

2024年6月，能量奇點能源科技(上海)有限公司設計、研發和建造的洪荒70裝置成功實現等離子體放電。這是全球首臺全高溫超導托卡馬克裝置，也是全球首臺由商業公司研發建設的超導托卡馬克裝置。