全球能源危機下，核聚變被視為“終極能源解決方案”——只需1升海水提取的氘氚，就能釋放相當于300升汽油的能量，且無碳排放和核廢料。2025年1月20日，我國全超導托卡馬克裝置EAST（東方超環）傳來捷報：在1億度高溫下實現穩態高約束模（H-mode）運行1066秒，再次刷新世界紀錄。這一突破標志著人類向“人造太陽”持續發電邁出關鍵一步，相關成果發表于《Frontiers of Engineering Management》。

從“瞬間火花”到“持續燃燒”：核聚變的百年難題
“太陽的核心每秒都在發生核聚變，但在地球上復制這一過程難如登天?！睂＜医忉?，核聚變需要將氘氚等離子體加熱到1億度以上（是太陽核心溫度的6倍），并通過超強磁場將其“困住”不與容器接觸。傳統托卡馬克裝置如英國JET、美國TFTR，只能維持幾秒的脈沖運行，如同“打火機點火”，無法實現持續能量輸出。

我國EAST裝置自2006年建成以來，始終瞄準“穩態運行”這一核心難題。與國際同類裝置相比，EAST有三大獨門絕技：非圓截面（D形等離子體截面，增強約束穩定性）、全超導線圈（無需反復冷卻，降低能耗）、主動冷卻內部結構（及時導出熱量，避免裝置熔化）。這些設計讓EAST成為全球首個能長時間“穩住”上億度等離子體的“太陽模擬器”。

“磁籠”鎖高溫：EAST的“超導魔法”
要讓等離子體在1億度下“乖乖聽話”，EAST的“磁籠”技術是關鍵。裝置的16個D形超導縱場線圈能產生3.5特斯拉的強磁場（相當于地球磁場的7萬倍），12個極向場線圈則像“磁控開關”，通過調節磁通量驅動100萬安培的等離子體電流。這種全超導設計，讓EAST擺脫了傳統裝置“脈沖運行”的局限，如同從“一次性電池”升級為“充電寶”，實現持續供電。

更巧妙的是“射頻加熱”技術。EAST通過離子回旋、電子回旋等多種射頻波，像“微波爐加熱食物”一樣，將等離子體從室溫“煮”到1億度。同時，通過“非感應電流驅動”，讓等離子體自身產生電流，減少外部能量輸入——就像讓火焰自己維持燃燒，無需不斷添柴。2023年，EAST已實現403秒運行，而2025年的1066秒，相當于讓“人造太陽”持續燃燒17分鐘，驗證了穩態運行的可行性。

從實驗室到電網：還要邁過哪些坎？
EAST的突破并非終點。目前，它主要解決“能不能持續燒”的問題，下一步需攻克“燒得穩、用得起”的挑戰：一是如何進一步延長運行時間至小時級，接近未來商業堆需求；二是控制等離子體雜質，避免雜質積累導致能量損失；三是降低裝置成本，讓核聚變發電具備經濟競爭力。

作為國際熱核聚變實驗堆（ITER）的重要伙伴，EAST的技術積累已直接支撐ITER建設。例如，其全超導線圈制造工藝被ITER借鑒，穩態運行數據為ITER的“1000秒目標”提供關鍵參考。未來，EAST將繼續與ITER協同，為我國自主設計聚變工程試驗堆（CFETR）奠定基礎。

“1066秒不是結束，而是新起點?！盓AST團隊表示，核聚變發電有望在2050年后實現商業化，屆時只需少量海水就能滿足全球能源需求。

這場“追逐太陽”的征程，我國正從“跟跑者”變為“領跑者”。當“人造太陽”真正點亮電網的那天，或許我們能驕傲地說：“用海水發電，中國做到了?！?/p>

來源: 工程管理前沿