1月20日下午，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在安徽合肥科学岛创造新世界纪录，首次实现1066.76秒的长脉冲高约束模等离子体运行。
全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）。合肥日报全媒体记者 张正朋 摄
“亿度千秒”意味着什么？
在这片不足三平方公里的小岛上，
研究人员又为此做了什么？
下一个聚变能研究的目标又在何处？
带着这些疑问，
让我们走进合肥科学岛，
探寻EAST“亿度千秒”
创造世界纪录的背后故事
合肥科学岛。合肥日报全媒体记者 张正朋 摄
1000秒、高约束模式、1亿摄氏度……
EAST总是在不断超越自己
1000秒能干什么？
1000秒，四舍五入也就17分钟，可能不过是普通人聊会天、喝杯茶、追部剧的工夫，而在合肥科学岛等离子体所研究人员的“时间尺度”里，为了实现等离子体在高约束模式下完成1亿摄氏度1000秒的运行，他们已为此“奔波”很多年。
一亿摄氏度、1000秒、高约束模式……用中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所团委书记叶华龙的话说，EAST单纯运行1000秒对现在的“人造太阳”是“小case”，但若将其置于另外两个限制条件下，放眼全世界也有相当的难度。
托卡马克装置等离子体运行模式可以分为H高约束模式、L低约束模式以及超级I模式等。在高约束模式下，高约束模式下，等离子体运行时间长，粒子的温度、密度、约束性能均获得较大幅度提升，能够为提升未来聚变电站的发电效率、降低成本奠定坚实物理实验基础。
不过，要约束住上亿度的等离子体却是一项复杂而危险的工作。“它一旦触碰到装置内壁，就会造成材料瞬间升华，所以一次次冲击中断是源于装置自我保护系统的启动。”但之所以坚持要在高约束模下完成1亿摄氏度1000秒的持续运行，中国科学院合肥物质院等离子体所科研工作者陈冉表示，只有这样，才能找到一些我们以前从来没有发现过的问题，从而为我们下一代聚变实验堆装置提供有效的借鉴和参考。
Shot:150425；Pulse:1066.76s……
shot代表着目前为止的实验次数，pulse则是最新的一次持续时间。1月20日下午，当EAST控制大厅屏幕上“pulse”定格在1066.76s时，大厅内一片欢呼之声：这是聚变研究从基础科学研究迈向工程实践的重大拐点，标志着聚变能研究走上一个新台阶。而这一跨越的背后，是超15万次放电实验的不断尝试。
1月20日，EAST物理实验总负责人龚先祖（中）和团队成员在实验成功后庆祝。新华社记者 周牧 摄
兑现了的“冬日约定”
时间回溯到2024年11月，冬季科学岛每当夜幕降临，显得格外静谧，但位于“岛内”的等离子体所却总是灯火通明。
早在2024年7月，等离子体研究人员就已经着手为“EAST实现上亿摄氏度1000秒的高约束模持续放电”做着全面准备。11月，他们正式发起冲击，临近农历春节，这群“聚变人”也想尽力在年前为全国人民送上一份“新春礼物”。就这样，这群“聚变人”在心中不约而同地立下了“冬日约定”。
客观上说，在很多研究核聚能的专家眼里，高约束模下的千秒级运行，是一个跨越式的挑战目标。
“若是把原先‘突破’看作是阶段性考试，那这次就是‘大考’。”在EAST控制大厅，中国科学院合肥物质院等离子体所EAST装置实验运行总负责人龚先祖和很多所内的研究人员一样，为了这次突破，早已把这里当成了“第二个家”。
而与大厅一墙之隔的就是EAST，它是全球首个全超导托卡马克装置，通过模拟太阳发光发热的原理，用强磁场约束住高温的等离子体，产生核聚变反应。
彼时，数十位研究人员每天要进行大约100次的点火实验，第二天晨会则进行梳理总结。“在学术讨论和科学目标的制定过程中，我们崇尚学术自由，鼓励大家畅所欲言，对最终方案的敲定集思广益。一旦方案确定，我们将组织尖刀班、尖刀排去落实执行。”龚先祖觉得，正是这样的氛围和干劲，让EAST的突破变得只是“时间问题”。
记者在EAST控制大厅现场多次留意到一个现象：即便实验在临近1000秒时失败了，但大多研究人员脸上却很难看到遗憾惋惜的表情，计时一停止，他们就马上投入到相关实验数据的处理和分析中，陈冉也是其中之一。“我觉得每一次实验都是攀登峰顶的一次尝试，失败不会让我们气馁，反而是通往成功的必然阶段。”
1月20日拍摄的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）控制大厅。新华社记者 周牧 摄
经历过数百次的实验后，2024年11月24日，龚先祖决定让EAST“歇一歇”，对装置进行维修养护，彼时，龚先祖收到了分别来自美国和欧洲给出的预计修复时间。“一个是4个月左右，一个则说至少半年，但我们团队只用了半个月时间，就让装置恢复到了实验前的状态。”
这让龚先祖和团队成员们信心倍增。
2025年1月20日下午5时20分开始，随着屏幕上不断跳动的参数从个位数、十位数、百位数，直至定格在1066.76秒，平时颇为淡定的龚先祖也难掩兴奋，在工位上高举双臂，互相拥抱致意。他们不仅完成了“前无来者”的壮举，也“按质按时”地实现了这份“冬日约定”。
“亿度千秒量级稳态高约束模的实现充分验证了聚变堆高约束模稳态运行的可行性，把聚变能源的研发进程往前推进一大步，对聚变堆的建设和运行具有重大意义。”
期待“聚变太阳”在中国第一个升起
作为一台全超导托卡马克核聚变实验装置，EAST的建设就是为了实现三大科学目标：电流1兆安、温度1亿摄氏度、运行维持1000秒。
从开工到建设，等离子体所的科研团队花了6年多时间建成EAST，并将掌握的大型超导技术、精准控制技术、加热技术、真空技术、射频技术、电源技术、低温技术等68项关键技术融入其中，最重要的是，EAST所有关键技术全部由中国人自主研发。
如今，在四代科研工作者、二十多个科研小组的共同努力下，“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）屡获重大突破。
2006年9月16日，EAST获得了第一次等离子体； 2012年，实现411秒2000万摄氏度等离子体运行； 2016年，实现5000万摄氏度102秒等离子体运行； 2017年，实现101秒高约束模等离子体运行； 2021年，实现1.2亿摄氏度101秒等离子体运行； 2023年，实现403秒可重复的长脉冲高约束模等离子体运行； 2025年，EAST首次完成1066秒高约束模等离子体运行……
在一系列里程碑式突破的背后，人们不禁开始畅想“人造太阳”何时才能真正“升起”？
龚先祖介绍，目前研究处于实验装置阶段，科研人员要探索的就是在时间尺度上能够去稳定地维持高参数的等离子体，从而为后续新的装置提供核心的技术支撑，而若要造出真正有实用价值的“人造太阳”，必须要一步步跨越实验装置、实验堆、工程堆、示范堆、商业电站等多个阶段，而这一过程仍需要至少数十年的研究。“正是有了源源不断投身聚变能研究事业的年轻人，才让我觉得时间不是问题。”
1月18日，在全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）控制大厅，EAST物理实验总负责人龚先祖在一次冲击实验中与团队成员交流。新华社记者 张端 摄
目前，在等离子体所1500人左右的团队里，不乏像陈冉这样的青年科研工作者，他们不仅是EAST的骨干，还承担起了下一代装置“夸父”的建造任务。
对于聚变能研究，青年“聚变人”的雄心壮志更是“直指未来”。“我们要攻克的下一个里程碑式事件，就是让通过聚变能点亮的第一盏灯亮在中国。”
校审 | 王 照 终审 | 刘思齐
来源 | 合肥日报
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