中國“人造太陽”實驗有了新的突破

2026年1月2日，合肥科學島傳來重磅捷報：中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所科研團隊宣布，全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST，俗稱“人造太陽”）取得重大突破——成功證實托卡馬克密度自由區的存在，破解了困擾國際聚變界數十年的密度極限難題，為磁約束核聚變裝置的高密度穩定運行提供了關鍵物理依據。這一成果發表于國際權威期刊《科學進展》，標志著我國在可控核聚變基礎研究領域再次領跑全球。

作為模擬太陽核聚變的核心裝置，托卡馬克通過環形磁場構建“磁跑道”，約束上億攝氏度的高溫等離子體。而等離子體密度直接決定聚變反應效率，密度越高，原子核碰撞概率越大，能量輸出效率也越高。長期以來，“格林沃爾德密度極限”如同難以逾越的“天花板”，一旦密度接近該極限，等離子體就會破裂逃逸，釋放的巨大能量會沖擊裝置內壁，成為制約核聚變商業化的核心瓶頸。此前，全球主流托卡馬克裝置的運行密度均難以突破1.0倍格林沃爾德密度極限。

此次突破的關鍵，在于我國科研團隊原創的邊界等離子體與壁相互作用自組織（PWSO）理論模型。團隊創新性地發現，密度極限的觸發并非源于磁場約束不足，而是邊界雜質引發的輻射不穩定性在作祟。依托EAST全金屬壁運行環境，科研人員采用電子回旋共振加熱與預充氣協同啟動等技術，精準降低邊界雜質濺射，通過調控靶板物理條件抑制鎢雜質影響，成功引導等離子體平穩突破密度極限，進入全新的“密度自由區”。實驗中，EAST實現的線平均電子密度達到1.3-1.65倍格林沃爾德密度極限，且實驗結果與PWSO理論預測高度吻合。

這一突破兼具科學與戰略價值：在理論層面填補了國際相關領域認知空白，讓人類對密度極限的理解從“經驗規律”邁向“機理可控”；在應用層面，無需大幅改造硬件即可實現高密度運行，為國際熱核聚變實驗堆（ITER）及未來商用聚變堆提供了可直接借鑒的技術方案。作為近乎無限的清潔能源，核聚變燃料取自海水，無溫室氣體排放和長壽命核廢料，此次突破加速了人類擺脫化石能源依賴的進程。

從“億度千秒”到“密度破界”，EAST的每一步前行都在書寫人類追求永續清潔能源的新篇章。隨著中國聚變能源研發體系的不斷完善，這場關乎未來能源主導權的探索，正讓“人造太陽”照亮現實的夢想越來越近。