原创 打破魔咒!中国 “人造太阳” 突破密度极限,无限能源要来了?
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2026-01-05 21:21:55
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在能源江湖里,核聚变始终是个传说级的存在,号称“终极能源”,却常年挂着“永远还差五十年”的招牌。

这梗传了几十年,连资深科研人都忍不住调侃,2026年初,中科院合肥研究院一则消息砸进江湖:“人造太阳”EAST找到了突破密度极限的法门。

这是否意味着,那个遥不可及的“未来能源”,终于要踏入现实?咱们就以“闯关升级”的视角,聊聊这场关乎人类能源命运的突破。

“人造太阳”的三重闯关任务与密度难题攻坚记

要搞懂这次突破的分量,得先摸清核聚变的“闯关规则”。

这事儿说穿了,就是让两个轻原子核成功“牵手”合并,顺便释放出巨量能量。

但原子核这玩意儿天生带正电,互相排斥,想让它们凑一块儿,得闯过三道生死关,这逻辑跟相亲成事儿简直一模一样。

第一道是密度,就像相亲得凑够人才能提高成功率,单位体积里的原子核数量越多,碰撞的概率才越大。

第二道是温度,原子核的排斥力极强,得给它们足够的速度才能冲破阻力,微观世界的速度反映在宏观上,就是上亿摄氏度的高温。

第三道是约束时间,就算撞出了能量,要是没来得及利用就散了,全程等于白忙活。

这密度、温度、约束时间三项指标的乘积,就是核聚变的“通关密码”,聚变三乘积江湖公认的通关线是10²¹量级,只有达到这个数值,可控核聚变才能真正从实验室走向实用。

咱们中国在这事儿上早早就开启了闯关模式,2025年初,EAST就创下“亿度千秒”的世界纪录,相当于轻松拿下了温度和约束时间两关,唯独在密度这道关前卡了壳。

密度关的难,在于它有个天然的“天花板”。

格林沃尔德密度极限。国际学界早就发现,托卡马克装置里的等离子体密度一旦超过这个极限,就会瞬间破裂,巨大的能量直接冲击装置内壁,轻则损伤设备,重则直接“炸炉”。

几十年来,全球各路科研侠客都在琢磨这事儿,却始终没搞懂这“天花板”背后的真正机理。

这次咱们中科院合肥研究院的团队,联合华中科技大学和法国艾克斯-马赛大学的科研力量,终于揪出了问题的关键。

他们发现,原来是装置边界的杂质引发了辐射不稳定性,这才是触发密度极限的“罪魁祸首”,找到病根后,解决方案就有了方向。

团队依托EAST的全金属壁运行平台,拿出了“电子回旋共振加热+预充气协同启动”的组合拳。

简单说,就是用高频微波精准加热等离子体电子,再提前填充适量气体,减少边界杂质的溅射,从而主动延迟了密度极限和等离子体破裂的发生。

更关键的是,团队还发展出了边界等离子体与壁相互作用自组织(PWSO)理论模型,成功预测了这一过程。

实验结果堪称惊艳:等离子体密度成功突破格林沃尔德极限,达到了极限值的1.3倍到1.65倍,远超以往0.8到1.0倍的常规运行区间,而且保持了良好的稳定性。

这一结果和PWSO理论模型的预测高度吻合,首次证实了托卡马克密度自由区的存在,也就是说,只要条件合适,等离子体密度可以突破原有极限,进入一种全新的稳定运行状态。

成果落地国际顶刊,技术路线获学界认可

真正的科研突破,从来都需要经过江湖的检验。

这次的成果刚一出炉,就登上了国际顶级学术期刊《科学进展》,瞬间吸引了全球聚变界的目光。

能取得这样的成绩,除了团队的硬核实力,也离不开背后的技术支撑。

近年来,EAST装置在密度、温度等核心参数的精确测量上不断升级,电子回旋共振高效加热技术也日趋成熟,这些都为此次研究提供了坚实的硬件保障。

同时,国家磁约束聚变专项的持续支持,以及开放合作的科研机制,让不同国家、不同领域的科研力量能够高效协作,共同攻克难题。

据团队透露,此次实验只用了约600千瓦的电子回旋共振加热功率,距离EAST加热系统的满功率运行还有很大空间。

接下来,他们将进一步提升加热功率,探索在更高密度下的稳态运行模式,为后续的聚变工程实验堆建设积累更多关键数据。

三关集齐剑指实用,能源革命助燃中国制造

这次密度突破的直接意义,就是让EAST集齐了聚变三乘积的三大核心参数。

此前已经拿下温度和约束时间两关,如今密度关也成功告破,意味着EAST的聚变三乘积有望实现质的飞跃,朝着10²¹量级的通关线稳步迈进。

一旦达到这个目标,可控核聚变就将从实验阶段正式叩响实用阶段的大门。

这一突破不仅让咱们中国在核聚变领域站稳了脚跟,也为全球同行提供了新的技术路径。

目前国际热核聚变实验堆(ITER)和未来的中国聚变工程实验堆(CFETR)设计中,热负荷控制一直是个大难题。

以往为了保护装置,会主动注入杂质气体散热,但这又会稀释燃料,降低反应效率。

而EAST的实验结果提供了一种更优的解决方案,不用主动注入外源杂质,依靠装置自身的物理特性就能实现低温高密度运行,既保护了装置,又保证了燃料纯度,完美解决了“热负荷-燃料纯度”的矛盾。

对比德国ASDEX Upgrade、美国DIII-D等国际先进装置只能在极短时间内短暂突破密度极限,咱们的突破实现了稳态运行,这在全球范围内都是极具开创性的。

从国家战略层面看,核聚变早已被写入“十五五”规划建议,列为重点发展的未来产业。要知道,咱们国家的五年规划从来都是“言出必行”,不会放空炮。

能把核聚变纳入规划,足以说明我们对突破关键技术有足够的信心。未来五年,中国在核聚变领域大概率会有更大的突破。

一旦核聚变技术成熟,无限能源将彻底改变现有能源结构。对于中国制造来说,能源成本将大幅降低,高端制造的竞争力会进一步提升,中国制造强国的地位也将更加稳固。

更重要的是,核聚变清洁无污染,没有碳排放,还能摆脱对化石能源的依赖,对全球碳中和目标的实现也将起到关键推动作用。

曾经“永远差五十年”的核聚变魔咒,如今因为EAST的密度突破终于有了松动的迹象。

这场关乎人类未来能源命运的革命,正在中国科研人的努力下稳步推进。

或许用不了多久,“人造太阳”的光芒就能照亮千家万户,让无限能源不再是传说。

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