新年第一天，中國核聚變?nèi)〉眯峦黄疲〉入x子體密度闖入無密區(qū)

2026年的第一束陽光還沒來得及照亮大地，中國的人造太陽已經(jīng)悄然打破了那道困擾全人類幾十年的“死線”——在全超導(dǎo)托卡馬克裝置東方超環(huán)（EAST）上，等離子體密度不僅沒有在觸碰極限時(shí)崩塌，反而一路飆升，穩(wěn)穩(wěn)站上了理論極限值的1.65倍！

這一腳油門踩下去，不僅沒翻車，還把核聚變的大門踹開了一條更寬的縫。

這項(xiàng)由華中科技大學(xué)朱平教授團(tuán)隊(duì)與中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院顏寧副研究員團(tuán)隊(duì)合作完成的重大成果，于2026年1月1日，正式發(fā)表在國際知名期刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。這并非簡單的參數(shù)刷新，而是人類第一次在托卡馬克裝置上，實(shí)打?qū)嵉仳?yàn)證了傳說中的“無密度限制區(qū)”不僅存在，而且可達(dá)。這意味著，未來聚變堆通往點(diǎn)火（能量正增益）的路上，最大的攔路虎之一被卸掉了獠牙。

一、懸在頭頂?shù)倪_(dá)摩克利斯之劍

核聚變?nèi)ψ永铮幸粭l讓人聞風(fēng)喪膽的鐵律，叫“格林瓦爾德密度極限”（Greenwald density limit，簡稱 nG）。

這是什么概念？這就好比你在高速公路上開車，所有的經(jīng)驗(yàn)公式都告訴你：只要車速超過120碼，輪子就會立馬飛出去，車毀人亡。在托卡馬克里，只要等離子體的電子密度試圖超過這個(gè) nG 值，就真的會NG，發(fā)生“破裂”瞬間把自己撕碎，甚至損壞昂貴的機(jī)器。

幾十年來，全世界的物理學(xué)家看著這個(gè)nG天花板嘆氣。要想核聚變發(fā)電，密度必須足夠高，因?yàn)榫圩児β矢芏鹊钠椒匠烧取Ｃ芏壬喜蝗ィ鹁忘c(diǎn)不著。

難道這就是命？

二、山重水復(fù)疑無路

古人云：物極必反。物理學(xué)家們開始懷疑，是不是我們“開車”的方式不對？

前幾年，學(xué)術(shù)界提出了一個(gè)極其大膽的“等離子體-壁自組織理論”（PWSO）。這個(gè)理論畫了一張藏寶圖：它說，現(xiàn)有的密度極限只是一個(gè)陷阱（Density-limit basin），如果你能換一種操作模式，把等離子體和周圍墻壁的關(guān)系理順，就能跳出這個(gè)坑，進(jìn)入一個(gè)全新的“無密度限制區(qū)”（Density-free basin）。

在那里，密度不再有天花板，海闊憑魚躍。

聽起來像玄幻小說？但這回，中國的EAST團(tuán)隊(duì)把小說變成了現(xiàn)實(shí)。

三、柳暗花明又一村

怎么做到的？關(guān)鍵在于“退一步海闊天空”。

以往為了沖高參數(shù)，大家往往拼命加熱，結(jié)果偏濾器（處理廢熱和雜質(zhì)的地方）溫度太高，把墻壁上的雜質(zhì)都轟了出來。雜質(zhì)一多，輻射就大，能量一虧空，等離子體瞬間暴斃。

EAST團(tuán)隊(duì)反其道而行之。他們在啟動階段，就祭出了兩大法寶：

第一，微波輔助（ECRH）。就像冬天生爐子，先用噴火槍（電子回旋共振加熱）幫著把火引得更旺、更純。

第二，高氣壓“悶燒”。注入比平時(shí)多得多的燃料氣體。

奇跡發(fā)生了。

當(dāng)所有人都以為等離子體會因?yàn)槊芏冗^高而窒息時(shí)，數(shù)據(jù)卻顯示，偏濾器靶板附近的等離子體溫度竟然降下來了！

這就好比給躁動的鍋爐底抽了一根薪。靶板溫度一低，墻壁（EAST用的是全鎢偏濾器，這點(diǎn)很關(guān)鍵）就不再亂噴雜質(zhì)。等離子體變得出奇的干凈（有效電荷數(shù) Z_eff顯著下降）。

四、無人區(qū)的風(fēng)景

沒有了雜質(zhì)搗亂，等離子體就像掙脫了鎖鏈的猛獸，密度一路狂飆。

常規(guī)操作下，EAST的密度通常只能跑到極限值的0.8到1.0倍。稍微一過線，就要準(zhǔn)備寫事故報(bào)告了。但這一次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)令人振奮：

1.3倍……1.5倍……最終穩(wěn)定在1.65倍 nG！

而且，等離子體沒有破裂，它在那個(gè)傳說中的“無密度限制區(qū)”里，運(yùn)行得穩(wěn)如老狗。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論模型的預(yù)測驚人地吻合——當(dāng)靶板溫度足夠低時(shí)，密度限制真的消失了。

這不僅僅是數(shù)字的勝利。

它證明了，只要我們能控制好等離子體和墻壁的“外交關(guān)系”（降低靶板溫度，減少雜質(zhì)濺射），托卡馬克完全可以承載極高的等離子體密度。這對于未來的國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）和中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）來說，無異于在茫茫黑夜中點(diǎn)亮了一盞指路明燈。

不積跬步，無以至千里。

2026年的第一天，中國科學(xué)家用這樣一份硬核的禮物，告訴世界：在追逐人造太陽的路上，沒有什么極限是不可打破的。

參考文獻(xiàn)：

Liu, J., Zhu, P., Escande, D. F., et al. (2026). Accessing the density-free regime with ECRH-assisted ohmic start-up on EAST. Science Advances, 12, eadz3040.