太阳，亿万年来为地球提供光和热，科学家们设想，如果能在地球上模仿出太阳释放能量的方式，是不是就能获得取之不尽的清洁能源了？这一设想正在我国的实验室和大科学装置中逐步成为现实，也就是被业界称为“人造太阳”的可控核聚变技术。2024年工信部、科技部等七部门发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，将核聚变列为重点支持领域。在地球上建造出可以无限供能的“人造太阳”，还有多远？
可控核聚变！
“人造太阳”探索未来能源
“人造太阳”是要在地球上创造类似太阳内部的环境，模拟它发光发热的过程，并让这种反应持续稳定运行。
相比现在的核电站，这种方式能量密度更高，材料几乎取之不尽，而且放射性污染更低，安全性也更高。
2025年，我国可控核聚变研究不断传来新进展。1月，我国全超导托卡马克实验装置“东方超环”实现1亿摄氏度等离子体稳态运行1066秒，刷新世界纪录；3月，“中国环流三号”首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”运行。
与此同时，科研机构和企业也在积极探索多条技术路径，力求在不同技术方向上寻找可能的突破口。可控核聚变，正在向更高水平的可控性与稳定性迈进。
“人造太阳”怎么造？
探秘大装置BEST
我国对可控核聚变的研究始于上世纪50年代，经过几十年的探索，不仅取得了基础科研的突破，在工程技术领域，也已经走在世界前沿。在合肥未来大科学城，一个建造“人造太阳”的超级工程正在紧张施工。
总台央视记者 张春玲：这里是合肥未来大科学城，紧凑型聚变能实验装置BEST正在紧张地施工，它的目标是要在地球上第一次演示用聚变能点亮第一个灯泡。就好像是要把太阳困在笼子里，让它发电。
中国科学院合肥物质院等离子体所工程师 蔡其敏：在未来托卡马克主机系统安装的区域，未来高达1亿度等离子体的运行就在这里。在我们的装置里面，冰火两重天，1亿摄氏度的高温等离子体要与零下269摄氏度的低温共同存在一个罐体里面。
总台央视记者 张春玲：在地球上实现可控核聚变需要达到1亿摄氏度甚至更高，比太阳中心的温度还要高出数倍，地球上没有任何一种材料能够承受如此高温。
为了攻克这些难题，科学家们研发出了托卡马克装置，其工作原理是利用强磁场形成一个环形的“磁笼”，将高温等离子体悬浮在真空室中央，使其与容器壁完全隔离，从而避免高温对容器壁的破坏，实现安全稳定的聚变反应。这样的超级装置，需要一个超级工厂。
按照计划，BEST装置将于2027年底建成，之后将在世界上首次演示聚变能发电。而与BEST装置紧紧相邻的，就是建造它的工厂——“聚变堆主机关键系统综合研究设施”大科学装置，它还有一个特别的名字叫“夸父”。
中国科学院合肥物质院等离子体所工程师 蔡其敏：这些系统在市面上面大家都买不到，它都是非标准的。所以哪怕一颗螺丝钉，可能都要我们自己去设计、自己去加工、自己去测试、自己去运行。
从空中俯瞰这个超级工厂，你会发现，这个工厂由14栋单体建筑构成，每一栋都是某一关键领域的超级实验室，这里一共正在验证和设计制造着与可控核聚变相关的19个子系统。
这是强流直线等离子体装置“赤霄”，每平方米每秒钟可极速喷射出10的24次方——即亿亿亿个粒子，一次可连续运行24小时以上，对新研制的“人造太阳”壁材料进行充分检测。
这是给人造太阳加温的“锅炉”——射频波加热系统和中心束加热系统，它们同时作用，相当于数万台微波炉同时工作。
这里正在制备的是用于产生强磁场的超导磁体，它们可以产生地球磁场十多万倍的磁场信号。别看它们现在有几十厘米粗，实际上，它们是由比头发丝还细的超导线一点点缠绕出来的。
而这个像橘子瓣一样造型的装置，叫八分之一真空室，它高度达到19.5米，有六层楼那么高，重达300吨。未来，上亿摄氏度的高温等离子体就是在这个舱室里面悬浮。这些研究设施，不仅可以生产出BEST核心部件，也可以制造出全球最先进的聚变装备。
中国科学院合肥物质院等离子体所工程师 蔡其敏：我们每一个平台，对标的都是全世界最领先的这些实验室，而且我们的参数比他们还要高。所以未来别人能做的我们也能做，别人不能做的，我们还能做。
多路线同步验证
探索不同“造太阳”方案
聚变能源作为未来能源中最具潜力的形态，目前已经开始走出实验室迈向工程应用。记者在调研中注意到，不仅是科研院所，一些龙头企业、初创团队，也纷纷加入“聚变能源”这个赛道，提出自己的解决方案。
在河北省紧凑型聚变重点实验室，这个由龙头能源企业主导的可控核聚变实验正在紧张进行。大屏幕上，数字显示13032，这是实验放电次数的统计，从去年一月份到现在，除了检修，几乎从未间断。
新奥能源研究院聚变实验首席科学家 石跃江：我们大概10分钟会放一次电，反复去尝试去优化我们的整个运行的控制参数，达到我们的实验目标。
低成本、快速试错、技术迭代，是商业化团队的目标。不仅如此，在可控核聚变等离子体材料的选择上，他们也从成本角度出发，另辟蹊径。传统的研究团队大多采用氢的同位素氘和氚作为燃料，而这个托卡马克实验装置里放的是“氢和硼”。
新奥能源研究院院长 刘敏胜：氢就是水里面正常的氢，硼常规的都有，它没有什么稀缺性，价格极其便宜，所以才能导致我产生的聚变的电能够便宜。第二个它的产物只有氦，氦是直接能发电的，它不需要用蒸汽转化，所以它的发电效率能够做到90%以上。
团队从成本、效率和安全等角度，提出了全新的聚变能研究路线。不过就像硬币都是两面，这个路线要将等离子体加热到10亿度甚至更高，挑战飙升。经过研判，他们提出了阶梯加热路线。
新奥能源研究院院长 刘敏胜：第一个是用变压器的原理，它能够加热到几百万度。第二个是用类似微波炉的原理，加热到几千万度甚至到亿度。然后中性束用的是高能物理里面加速的原理，它把粒子加速到十几亿甚至上百亿摄氏度，它的原理很简单，我用更高的温度加到等离体里面，温度就上来了。
为了达到更高的加热目标，团队还在升级全新一代的托卡马克装置，希望它能够冲刺更高的参数指标，为聚变研究贡献出自己的探索。
百花齐放
商业聚变能源产业未来可期
我国作为能源消费大国，对清洁能源需求迫切。采访中专家告诉我们，可控核聚变一旦实现商业化落地，也许将像蒸汽机的出现一样，带来新一轮的技术革命。记者在调研中发现，依靠我国在这一领域中研发基础和产业链配套，不少商业团队已经开始迅速入局，未来这一领域或者会像我国商业航天的发展一样，百花齐放、活力迸发。
在四川成都这个产业园的厂房内，一套全新的核聚变研发装置样机已经搭建完成。这个20米长像圆桶一样的装置有一个专业的名字叫“直线型场反位型聚变装置”。现在，设备已经被实验气体形成的等离子体充满，等待放电。
通过磁场的约束，将等离子体在装置两端同时产生两个竖起来的“甜甜圈”，并不断加速至每秒200公里，最终两个“甜甜圈”在中间产生碰撞，释放出巨大能量，实现聚变。
瞄准未来聚变能的商业落地，作为一个初创团队，他们设计了一个成本低廉、模块化搭建的方案进行预研，入局这个技术路线尚未明确的赛道，团队给出了自己的判断。
瀚海聚能创始人 项江：商业航天最开始也是国家队、科研院所在做，大家从来没有想过它能够真正走到民营企业里，但实际上我们看到这个梦想实现了，而且它的效率得到了大幅的提升。
科研院所多年的技术和人才积累，我国在可控核聚变领域发展过程中核心技术和产业链的培育，让可控核聚变产业的商业化探索加速落地。
新奥能源研究院院长 刘敏胜：第一代“玄龙50”，那个时候大概有5%到10%的部件要必须依赖进口。但到了我们现在50U的装置的时候，微波加热、真空室、磁体、诊断、探测器全都是国产的，实现了100%的国产化，这个才是我们真正的底气。
探索未来能源
可控核聚变产业布局加速
作为我国“未来能源”的重要组成部分，“聚变能源”除了进入国家战略布局，不少地方也依托自身优势，正积极探索差异化发展路径。
上海是国内核电产业链的重要聚集地，产业基础雄厚。去年上海将可控核聚变列为重点培育产业，并设立未来产业基金，为聚变能源等前沿方向提供资金支持与政策引导。
安徽作为我国核聚变大科学装置最集中的地区，2023年出台聚变能商业应用战略行动计划，明确“实验堆—工程堆—商业堆”的“三步走”发展路径，并成立聚变产业联盟，打造产业集群。
四川在核技术领域基础雄厚。今年发布的未来产业实施方案中，将可控核聚变列为重点方向，提出通过重大工程带动技术突破，加快成果转化和企业培育，形成从科研到产业的完整链条。
此外，广东、浙江等地也在政策中明确将可控核聚变列入未来产业培育重点。
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