剛剛春晚出現的核聚變裝置“EAST”是什么

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在剛剛結束的春晚上，大國重器紛紛亮相，其中萬院士+人造太陽是最矚目的硬核科技之一，就讓小編為大家解讀一下這背后的奧秘。

核聚變能源因其燃料儲備的無限性、環境的極端友好性以及反應過程的固有安全性，被科學界公認為人類解決能源危機、實現可持續發展的“終極能源”。磁約束核聚變作為實現這一目標的主流技術路徑，其核心挑戰在于如何在地球上建造一個能夠安全束縛上億攝氏度等離子體并實現穩定能量輸出的裝置，這便是舉世聞名的“人造太陽”計劃。

中國在這一領域的探索不僅是一部技術追趕史，更是一部由頂尖科學家引領、國家戰略驅動、市場力量參與的宏大史詩。以萬元熙院士為代表的老一輩科學家，在極端困難的條件下，通過自主創新奠定了中國超導托卡馬克的技術根基；以全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）為核心的大科學裝置群，則讓中國在磁約束聚變物理研究上實現了從“跟跑”到“并跑”再到“局部領跑”的跨越。進入21世紀第三個十年，隨著高溫超導材料、人工智能以及精密制造技術的突破，中國核聚變產業正經歷從實驗室邁向工程化、商業化的歷史性轉折，形成了“國家隊”持續領航、商業公司異軍突起、產業鏈生態日趨完善的嶄新格局。

萬元熙院士：中國全超導托卡馬克的戰略奠基人
早年經歷與學術根基的鑄就

萬元熙院士的學術生涯與中國核聚變事業的起步幾乎同步。1939年12月，他出生于四川省德陽市綿竹市，在那個物質匱乏的年代，他展現出了卓越的科學天賦。1964年，萬元熙從北京大學物理系理論物理專業畢業，隨后在1967年完成了北京大學原子核物理專業的研究生學業。這一深厚的理論底蘊，為其后續領導復雜的核聚變大科學工程打下了堅實的物理基礎。

1986年起，萬元熙歷任中國科學院等離子體物理研究所常務副所長、所長。這一時期，中國核聚變研究正處于通過國際合作尋求突破的關鍵期。萬元熙直接領導并參加了中國第一個超導托卡馬克裝置HT-7的建設和實驗工作。HT-7是一個具有傳奇色彩的裝置，它是中國科學家利用生活物資從國外換回并經過大規模升級改造而成的。在萬元熙的帶領下，HT-7多次取得突破性進展，為中國培養了第一批掌握超導托卡馬克運行經驗的人才，并讓中國科學家意識到，要真正掌握聚變能，必須走自主設計的道路。

EAST設計中的關鍵博弈與戰略冒險

萬元熙院士對中國聚變事業最大的貢獻之一，是在主持全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）設計時表現出的超凡膽識。在20世紀90年代末，全球托卡馬克裝置大多采用圓截面磁場設計，雖然技術成熟但物理性能受限。萬元熙提出要建造世界上首個全超導、非圓截面的托卡馬克裝置。這一方案在當時被認為具有極高的技術風險，因為超導磁體必須在承受快速磁通變化的同時保持超導態，這在工程上極具挑戰性。

面對質疑，萬元熙基于嚴謹的理論計算和對全球超導技術趨勢的敏銳洞察，堅持了這一方案。他認為，非圓截面能夠顯著提高等離子體的約束性能，是通向聚變堆的必經之路。他曾感嘆，這是他一生中作出的“最冒險”的決定，但這種冒險是有物理依據的：一是國際上已有模型線圈證明了超導材料的韌性；二是可以采用物理手段降低磁通變化的要求。2006年，EAST裝置的成功建成并實現首次放電，完美驗證了萬元熙的戰略眼光，使中國在全超導托卡馬克領域走在了世界前列。

院士成就與人造太陽精神的傳承

萬元熙院士的卓越貢獻為其贏得了無數榮譽。2009年，他當選為中國工程院院士。他先后獲得國家科學技術進步獎一等獎（2008年）、何梁何利基金科學與技術進步獎（2009年）以及安徽省自然科學獎一等獎等多項殊榮。

更重要的是，萬元熙在人才培養和科學普及方面投入了巨大心力。他擔任中國科學技術大學核科學技術學院院長，致力于構建完整的核聚變人才培養鏈條。在等離子體所的科研大樓里，他提出的“人造太陽”精神激勵著一代又一代年輕科研工作者。如丁銳、秦經剛、徐國梁等新一代領軍人才，正是這一精神的直接受益者，他們在EAST和國際熱核聚變實驗堆（ITER）項目中承擔著關鍵任務。

EAST裝置：中國核聚變研究的物理重器
裝置原理與核心技術突破

EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）是世界上第一個實現全超導、非圓截面的磁約束核聚變實驗裝置。其物理原理是通過強磁場將氫同位素（氘和氚）等離子體加熱至極高溫度，使其發生聚變反應并釋放巨大能量。由于常規材料無法承受這種高溫，EAST利用超導磁體產生螺旋環形磁場，將等離子體懸浮在真空室內，避免與器壁直接接觸。

EAST的建設攻克了大量工程瓶頸。例如，超導線圈需要在零下269攝氏度的極低溫環境下工作，而等離子體中心溫度卻高達1億攝氏度，兩者之間僅有不到一米的距離，這對隔熱與真空系統提出了近乎苛刻的要求。中國科研團隊通過自主創新，實現了超導線材從進口到出口的逆襲，銅線斷線率降為零，確保了裝置運行的穩定性。

重大實驗成果：向億度千秒邁進

EAST的建設設定了三大科學目標：等離子體電流達到1兆安、中心溫度達到1億攝氏度、穩態運行維持1000秒。多年來，EAST團隊在沖擊這些目標的道路上屢創佳績：

1.高約束模式世界紀錄：2023年，EAST成功實現了403秒穩態高約束模式等離子體運行，這一紀錄不僅驗證了高約束穩態運行的可行性，還為未來聚變堆的工程設計提供了核心參數。

2.億度高溫突破：在多輪實驗中，EAST成功實現了電子溫度超過1億攝氏度的穩定運行。這證明了中國在等離子體加熱與電流驅動、超導磁體穩定性以及等離子體與器壁相互作用控制等方面已處于世界頂尖水平。

3.密度極限與破裂預防：針對等離子體密度極限導致的破裂難題，EAST團隊通過對等離子體與器壁邊界區域物理機制的研究，提出了有效的預防策略，極大地提高了裝置運行的安全性和可靠性。

作為ITER計劃的實驗前哨

中國于2006年正式加入國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃。在此過程中，EAST被國際聚變界公認為ITER最重要的實驗驗證平臺和典型的“衛星工程”。中國承擔了ITER計劃約75%的研發任務，在超導電纜采購包、真空杜瓦、偏濾器研制等關鍵環節均實現了中國制造的卓越品質。通過在EAST上預先開展ITER相關的物理實驗，中國科學家不僅提升了自身的科研實力，也為ITER的順利推進貢獻了中國智慧。

中國核聚變產業的國家隊：大科學裝置與戰略部署

CRAFT（夸父）設施：攻克關鍵系統工程

聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施（CRAFT），中文簡稱“夸父”，是“十三五”國家重大科技基礎設施。該設施旨在攻克超導磁體研究系統和偏濾器研究系統這兩大核心技術瓶頸。

2025年至2026年期間，“夸父”項目取得了多項重要進展：

●高溫超導電流引線：成功研制出100千安培級高溫超導電流引線，實現了從設計到材料、從工藝到測試的全鏈條國產化。這種引線具備高載流、低漏熱和長失冷安全時間，是未來聚變堆高效運行的基礎。

●遙操作系統：成功研制了聚變堆遙操作系統測試平臺，攻克了在極強中子輻射和復雜工況下對裝置內部進行全自主維護的技術難題。

●偏濾器原型：偏濾器作為等離子體熱負荷泄放的核心部件，其原型部件在CRAFT設施中順利通過測試，標志著中國在聚變堆排熱技術上取得了關鍵突破。

BEST裝置：點亮第一盞燈的先鋒

緊湊型聚變能實驗裝置（BEST）是銜接物理實驗與工程示范的關鍵節點。該裝置采用緊湊高場超導托卡馬克技術路線，目標是在全球范圍內首次演示核聚變發電。

2025年10月，BEST裝置主機的核心部件——杜瓦底座成功落位安裝。這個直徑18米、高5米、重400余噸的巨型部件，是國內聚變領域最大的真空部件。BEST預計將于2027年底建成。它的成功運行將驗證未來聚變堆的關鍵技術，并有望在2030年前后，通過核聚變產生的第一度電“點亮第一盞燈”。

CFETR：中國聚變夢的宏偉路線圖

中國聚變工程實驗堆（CFETR）是中國磁約束聚變發展的終極目標，規劃分“三步走”：

1.第一階段（至2021年）：完成CFETR的立項與關鍵技術研發。

2.第二階段（至2035年）：建成聚變工程實驗堆，開始大規模科學實驗，實現聚變能量的穩定輸出，其Q值（聚變增益系數）目標遠超現有裝置。

3.第三階段（至2050年）：建設聚變商業示范堆（DEMO），實現聚變能的大規模商業應用。

商業核聚變的崛起：資本、技術與效率的共振

2021年的行業破冰與資本熱潮

長期以來，核聚變一直被視為遙不可及的科學夢想。然而，2021年成為了中國乃至全球商業核聚變的元年。這一年，高溫超導技術取得重大突破，使聚變堆的小型化和低成本化成為可能，直接促成了資本市場的關注。

在中國，能量奇點和星環聚能這兩家初創企業在2021年先后成立。截至目前，民營資本在核聚變領域的投入已達數十億元。例如，星環聚能在2026年初完成的A輪融資高達10億元，由上海國投旗下科創集團及未來產業基金領投。這種“政企協同、資本賦能”的模式，正在顯著加快核聚變從實驗室走向市場的速度。

產業集群的地理分布

中國核聚變產業已初步形成四大核心增長極，形成了明顯的區域協同效應：

1.合肥（策源地）：依托等離子體所和“科學島”，作為技術策源地和國家級設施集聚區。

2.上海（重鎮）：憑借雄厚的工業基礎和金融優勢，成為星環聚能、能量奇點等企業的融資與總部中心，正崛起為核聚變產業重鎮。

3.西安（研發中心）：星環聚能等企業在西安設立實驗基地，依托西部地區的航空航天與重型機械產業鏈優勢，開展工程驗證。

4.成都（老牌強區）：西物院所在地，致力于環流三號等大型裝置的改造與實驗。

產業鏈深度解析：上游材料與核心部件

核聚變裝置的建設不僅是物理難題，更是極端工程挑戰。其產業鏈分為上游材料、中游組件和下游整機系統。

高溫超導材料：聚變小型化的圣杯

第二代高溫超導（REBCO/YBCO）材料的成熟，是本輪商業聚變熱潮的物理支點。這種材料在20K左右的環境下即可工作，且載流能力驚人。

●核心供應商：國內企業如聯創光電（600363）、永鼎股份（600105）在高溫超導帶材與磁體系統領域具有先發優勢。

●良率突破：目前高溫超導帶材的良率已提升至90%以上，這對于降低磁體系統成本（通常占整機成本的50%左右）至關重要。

真空室與第一壁部件

等離子體與器壁的“最后一毫米”是聚變堆最嚴苛的區域。

●核心企業：安泰科技（000969）提供鎢系耐高溫材料；合鍛智能（603011）參與杜瓦底座及核心部件的成型制造；國光電氣（688776）負責微波加熱系統及高溫真空部件。

●精密精度：BEST裝置杜瓦底座的安裝精度偏差要求不超過2毫米，這種極高的工藝要求正帶動中國精密機械制造業向世界頂尖水平看齊。

電源與精密控制系統

核聚變反應需要瞬間注入巨大的能量，且需要對等離子體進行極其精確的控制。

●電源技術：愛科賽博、英杰電氣、四創電子等企業在脈沖電源及高帶寬隔離放大器領域提供了關鍵支撐。

●AI賦能：AI正被廣泛應用于裝置監測、安全預警以及等離子體診斷中。通過AI算法，科研人員可以實時控制數千個參數，有效延長等離子體的放電壽命。

政策、法律與投資環境：2026年的新節點

《原子能法》施行的法治紅利

2026年1月15日，《中華人民共和國原子能法》正式施行。這是中國核能法治建設的里程碑事件，其中明確提出“國家鼓勵和支持受控熱核聚變研究”。

●制度保障：法律的施行為聚變能創新劃定了清晰的邊界，消除了以往由于法律缺位導致的企業及投資機構的合規性顧慮。

●標準統一：為國際合作、技術出海以及未來的聚變電站選址與運營提供了制度保障。

耐心資本與金融創新

核聚變商業化周期長（通常預測在10-15年以上），傳統的風險投資難以完全覆蓋其研發需求。

●聚變金融聯盟：為此，中國成立了“聚變金融機構聯盟”，匯聚了130余家金融機構，致力于搭建產融協同橋梁。

●專項基金：合肥市推出了“未來聚變能源創投基金”，首期規模10億元，其存續期長達15年，被業界譽為真正的“耐心資本”。

●二級市場表現：2025年萬得可控核聚變概念指數累計漲幅達83.19%，顯示出資本市場對核聚變作為新質生產力核心引擎的高度認可。

人才培養：從實驗室到工業界的跨越

為了支撐萬億級的未來產業，中國正在加速核聚變人才儲備。

●專業學院：哈工大、西安交大、蘭大等高校相繼成立聚變創新學院。2026年初，“合肥工業大學聚變科學與工程學院”正式揭牌。

●多元化結構：目前的人才結構正從純物理研究向工程實用型轉變。星環聚能等初創企業中，碩博占比超過70%，形成了一支兼具科學研發與工程管理能力的復合型隊伍。

國際競爭格局：中國的優勢與挑戰
國際科技制高點的博弈

在核聚變領域，競爭正從“誰的放電時間長”轉向“誰能率先實現商業閉環”。

●西方國家動態：美國、英國在核聚變監管政策上較為超前，其初創企業如CFS獲得了超過18億美元的巨額融資，投資人包括比爾·蓋茨、薩姆·奧爾特曼等。

●中國的競爭力：中國的優勢在于“全產業鏈集結”。從原材料加工、核心部件研制到總體集成，中國擁有極強的工業落地能力。此外，由中核集團牽頭的“可控核聚變創新聯合體”將25家央企、高校和科研院所緊密聯合，形成了強大的體系化攻關能力。

知識產權與技術封鎖的風險

隨著核聚變進入工程化競速期，知識產權保護成為了核心議題。由于私人資本的重度參與，如何在開放合作與技術專有權保護之間平衡，是中國企業未來走向國際市場時必須面對的挑戰。同時，面對單邊主義和保護主義引發的外部挑戰，持續強化關鍵核心技術（如大能量激光器、重頻靶等）的自主研發是確保國家能源安全的必然選擇。

未來預測：中國核聚變的關鍵時間節點

綜合現有科研進展、工程進度及政策導向，中國核聚變能的發展可預見以下三個關鍵階段：

2026-2030年：工程驗證與點燈突破

●BEST運行：到2027年左右，BEST裝置將建成并實現聚變發電演示。

●第一盞燈：到2030年前后，中國有望通過核聚變產生的第一度電真正點亮第一盞燈，這將是人類能源史上的歷史性瞬間。

●商業堆原型：民營企業如星環聚能預計在2028年前后完成工程驗證，啟動其商業示范堆建設。

2030-2040年：工程堆建設與技術擴散

●CFETR二期：聚變工程實驗堆開始大規模科學實驗，Q值將達到10以上，實現能量的可觀增益。

●分布式場景應用：緊湊型聚變裝置將開始嘗試在深海作業平臺、大型船舶動力及高集成度工業園區進行試點應用。

●產業鏈成熟：高溫超導材料價格將隨規模效應顯著下降，核聚變產業鏈各環節將形成穩定的招標與供應體系。

2040-2050年：商業示范與能源普及

●商業聚變堆：2050年左右，首批商業聚變示范堆投入運行，核聚變能開始大規模并網，成為中國實現碳中和目標的終極保障。

●能源成本革命：核聚變提供的近乎無限、極低成本的電力，將徹底改變電解水制氫、碳捕集等高耗能綠色技術的經濟性，重塑全球工業體系。

中國引領聚變能時代的底氣

從萬元熙院士在HT-7旁手搓線圈的艱苦創業，到如今EAST裝置在蜀山腳下創造世界紀錄，中國核聚變事業走過了一條極不平凡的道路。

當前，“國家隊”大型裝置（如EAST、BEST、CFETR）提供了堅實的物理基礎和大型工程經驗，而“商業新勢力”（如星環聚能、能量奇點、聚變新能）則通過高效的決策機制和技術創新，在緊湊型、低成本路徑上快速突圍。這種“雙輪驅動”的格局，結合2026年施行的《原子能法》以及日益成熟的“耐心資本”環境，使得中國比歷史上任何時期都更接近實現“核聚變發電”的夢想。

展望未來，核聚變不僅是解決能源危機的鑰匙，更是中國發展新質生產力、建設現代化產業體系的核心驅動力。在科學島、張江高科及西安高新區的一間間實驗室里，屬于人類的“恒星紀元”正因中國聚變人的努力而加速到來。

再次祝福萬院士團隊

祝大家馬年馬上突破

這酒也是核技術哦

以后買輻照酒，找核趣就對了