剛剛春晚出現(xiàn)的核聚變裝置“EAST”是什么

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在剛剛結(jié)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(huán)境的極端友好性以及反應(yīng)過程的固有安全性，被科學(xué)界公認(rèn)為人類解決能源危機、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的“終極能源”。磁約束核聚變作為實現(xiàn)這一目標(biāo)的主流技術(shù)路徑，其核心挑戰(zhàn)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(xiàn)穩(wěn)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(lǐng)域的探索不僅是一部技術(shù)追趕史，更是一部由頂尖科學(xué)家引領(lǐng)、國家戰(zhàn)略驅(qū)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(xué)家，在極端困難的條件下，通過自主創(chuàng)新奠定了中國超導(dǎo)托卡馬克的技術(shù)根基；以全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）為核心的大科學(xué)裝置群，則讓中國在磁約束聚變物理研究上實現(xiàn)了從“跟跑”到“并跑”再到“局部領(lǐng)跑”的跨越。進入21世紀(jì)第三個十年，隨著高溫超導(dǎo)材料、人工智能以及精密制造技術(shù)的突破，中國核聚變產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷從實驗室邁向工程化、商業(yè)化的歷史性轉(zhuǎn)折，形成了“國家隊”持續(xù)領(lǐng)航、商業(yè)公司異軍突起、產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)日趨完善的嶄新格局。

萬元熙院士：中國全超導(dǎo)托卡馬克的戰(zhàn)略奠基人
早年經(jīng)歷與學(xué)術(shù)根基的鑄就

萬元熙院士的學(xué)術(shù)生涯與中國核聚變事業(yè)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(zhì)匱乏的年代，他展現(xiàn)出了卓越的科學(xué)天賦。1964年，萬元熙從北京大學(xué)物理系理論物理專業(yè)畢業(yè)，隨后在1967年完成了北京大學(xué)原子核物理專業(yè)的研究生學(xué)業(yè)。這一深厚的理論底蘊，為其后續(xù)領(lǐng)導(dǎo)復(fù)雜的核聚變大科學(xué)工程打下了堅實的物理基礎(chǔ)。

1986年起，萬元熙歷任中國科學(xué)院等離子體物理研究所常務(wù)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(guān)鍵期。萬元熙直接領(lǐng)導(dǎo)并參加了中國第一個超導(dǎo)托卡馬克裝置HT-7的建設(shè)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(xué)家利用生活物資從國外換回并經(jīng)過大規(guī)模升級改造而成的。在萬元熙的帶領(lǐng)下，HT-7多次取得突破性進展，為中國培養(yǎng)了第一批掌握超導(dǎo)托卡馬克運行經(jīng)驗的人才，并讓中國科學(xué)家意識到，要真正掌握聚變能，必須走自主設(shè)計的道路。

EAST設(shè)計中的關(guān)鍵博弈與戰(zhàn)略冒險

萬元熙院士對中國聚變事業(yè)最大的貢獻之一，是在主持全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）設(shè)計時表現(xiàn)出的超凡膽識。在20世紀(jì)90年代末，全球托卡馬克裝置大多采用圓截面磁場設(shè)計，雖然技術(shù)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(dǎo)、非圓截面的托卡馬克裝置。這一方案在當(dāng)時被認(rèn)為具有極高的技術(shù)風(fēng)險，因為超導(dǎo)磁體必須在承受快速磁通變化的同時保持超導(dǎo)態(tài)，這在工程上極具挑戰(zhàn)性。

面對質(zhì)疑，萬元熙基于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撚嬎愫蛯θ虺瑢?dǎo)技術(shù)趨勢的敏銳洞察，堅持了這一方案。他認(rèn)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(jīng)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(jù)的：一是國際上已有模型線圈證明了超導(dǎo)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(xiàn)首次放電，完美驗證了萬元熙的戰(zhàn)略眼光，使中國在全超導(dǎo)托卡馬克領(lǐng)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(shù)榮譽。2009年，他當(dāng)選為中國工程院院士。他先后獲得國家科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎（2008年）、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進步獎（2009年）以及安徽省自然科學(xué)獎一等獎等多項殊榮。

更重要的是，萬元熙在人才培養(yǎng)和科學(xué)普及方面投入了巨大心力。他擔(dān)任中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院院長，致力于構(gòu)建完整的核聚變?nèi)瞬排囵B(yǎng)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(jīng)剛、徐國梁等新一代領(lǐng)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(dān)著關(guān)鍵任務(wù)。

EAST裝置：中國核聚變研究的物理重器
裝置原理與核心技術(shù)突破

EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）是世界上第一個實現(xiàn)全超導(dǎo)、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(fā)生聚變反應(yīng)并釋放巨大能量。由于常規(guī)材料無法承受這種高溫，EAST利用超導(dǎo)磁體產(chǎn)生螺旋環(huán)形磁場，將等離子體懸浮在真空室內(nèi)，避免與器壁直接接觸。

EAST的建設(shè)攻克了大量工程瓶頸。例如，超導(dǎo)線圈需要在零下269攝氏度的極低溫環(huán)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(tǒng)提出了近乎苛刻的要求。中國科研團隊通過自主創(chuàng)新，實現(xiàn)了超導(dǎo)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(wěn)定性。

重大實驗成果：向億度千秒邁進

EAST的建設(shè)設(shè)定了三大科學(xué)目標(biāo)：等離子體電流達到1兆安、中心溫度達到1億攝氏度、穩(wěn)態(tài)運行維持1000秒。多年來，EAST團隊在沖擊這些目標(biāo)的道路上屢創(chuàng)佳績：

1.高約束模式世界紀(jì)錄：2023年，EAST成功實現(xiàn)了403秒穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行，這一紀(jì)錄不僅驗證了高約束穩(wěn)態(tài)運行的可行性，還為未來聚變堆的工程設(shè)計提供了核心參數(shù)。

2.億度高溫突破：在多輪實驗中，EAST成功實現(xiàn)了電子溫度超過1億攝氏度的穩(wěn)定運行。這證明了中國在等離子體加熱與電流驅(qū)動、超導(dǎo)磁體穩(wěn)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(yù)防：針對等離子體密度極限導(dǎo)致的破裂難題，EAST團隊通過對等離子體與器壁邊界區(qū)域物理機制的研究，提出了有效的預(yù)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(rèn)為ITER最重要的實驗驗證平臺和典型的“衛(wèi)星工程”。中國承擔(dān)了ITER計劃約75%的研發(fā)任務(wù)，在超導(dǎo)電纜采購包、真空杜瓦、偏濾器研制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)均實現(xiàn)了中國制造的卓越品質(zhì)。通過在EAST上預(yù)先開展ITER相關(guān)的物理實驗，中國科學(xué)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(chǎn)業(yè)的國家隊：大科學(xué)裝置與戰(zhàn)略部署

CRAFT（夸父）設(shè)施：攻克關(guān)鍵系統(tǒng)工程

聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施（CRAFT），中文簡稱“夸父”，是“十三五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。該設(shè)施旨在攻克超導(dǎo)磁體研究系統(tǒng)和偏濾器研究系統(tǒng)這兩大核心技術(shù)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(dǎo)電流引線：成功研制出100千安培級高溫超導(dǎo)電流引線，實現(xiàn)了從設(shè)計到材料、從工藝到測試的全鏈條國產(chǎn)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(chǔ)。

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

●偏濾器原型：偏濾器作為等離子體熱負(fù)荷泄放的核心部件，其原型部件在CRAFT設(shè)施中順利通過測試，標(biāo)志著中國在聚變堆排熱技術(shù)上取得了關(guān)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(guān)鍵節(jié)點。該裝置采用緊湊高場超導(dǎo)托卡馬克技術(shù)路線，目標(biāo)是在全球范圍內(nèi)首次演示核聚變發(fā)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(nèi)聚變領(lǐng)域最大的真空部件。BEST預(yù)計將于2027年底建成。它的成功運行將驗證未來聚變堆的關(guān)鍵技術(shù)，并有望在2030年前后，通過核聚變產(chǎn)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(fā)展的終極目標(biāo)，規(guī)劃分“三步走”：

1.第一階段（至2021年）：完成CFETR的立項與關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。

2.第二階段（至2035年）：建成聚變工程實驗堆，開始大規(guī)模科學(xué)實驗，實現(xiàn)聚變能量的穩(wěn)定輸出，其Q值（聚變增益系數(shù)）目標(biāo)遠超現(xiàn)有裝置。

3.第三階段（至2050年）：建設(shè)聚變商業(yè)示范堆（DEMO），實現(xiàn)聚變能的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。

商業(yè)核聚變的崛起：資本、技術(shù)與效率的共振

2021年的行業(yè)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(xué)夢想。然而，2021年成為了中國乃至全球商業(yè)核聚變的元年。這一年，高溫超導(dǎo)技術(shù)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(guān)注。

在中國，能量奇點和星環(huán)聚能這兩家初創(chuàng)企業(yè)在2021年先后成立。截至目前，民營資本在核聚變領(lǐng)域的投入已達數(shù)十億元。例如，星環(huán)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(chuàng)集團及未來產(chǎn)業(yè)基金領(lǐng)投。這種“政企協(xié)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(chǎn)業(yè)集群的地理分布

中國核聚變產(chǎn)業(yè)已初步形成四大核心增長極，形成了明顯的區(qū)域協(xié)同效應(yīng)：

1.合肥（策源地）：依托等離子體所和“科學(xué)島”，作為技術(shù)策源地和國家級設(shè)施集聚區(qū)。

2.上海（重鎮(zhèn)）：憑借雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)和金融優(yōu)勢，成為星環(huán)聚能、能量奇點等企業(yè)的融資與總部中心，正崛起為核聚變產(chǎn)業(yè)重鎮(zhèn)。

3.西安（研發(fā)中心）：星環(huán)聚能等企業(yè)在西安設(shè)立實驗基地，依托西部地區(qū)的航空航天與重型機械產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，開展工程驗證。

4.成都（老牌強區(qū)）：西物院所在地，致力于環(huán)流三號等大型裝置的改造與實驗。

產(chǎn)業(yè)鏈深度解析：上游材料與核心部件

核聚變裝置的建設(shè)不僅是物理難題，更是極端工程挑戰(zhàn)。其產(chǎn)業(yè)鏈分為上游材料、中游組件和下游整機系統(tǒng)。

高溫超導(dǎo)材料：聚變小型化的圣杯

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

●核心供應(yīng)商：國內(nèi)企業(yè)如聯(lián)創(chuàng)光電（600363）、永鼎股份（600105）在高溫超導(dǎo)帶材與磁體系統(tǒng)領(lǐng)域具有先發(fā)優(yōu)勢。

●良率突破：目前高溫超導(dǎo)帶材的良率已提升至90%以上，這對于降低磁體系統(tǒng)成本（通常占整機成本的50%左右）至關(guān)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(yán)苛的區(qū)域。

●核心企業(yè)：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(fù)責(zé)微波加熱系統(tǒng)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(yè)向世界頂尖水平看齊。

電源與精密控制系統(tǒng)

核聚變反應(yīng)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(shù)：愛科賽博、英杰電氣、四創(chuàng)電子等企業(yè)在脈沖電源及高帶寬隔離放大器領(lǐng)域提供了關(guān)鍵支撐。

●AI賦能：AI正被廣泛應(yīng)用于裝置監(jiān)測、安全預(yù)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(shù)千個參數(shù)，有效延長等離子體的放電壽命。

政策、法律與投資環(huán)境：2026年的新節(jié)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(shè)的里程碑事件，其中明確提出“國家鼓勵和支持受控?zé)岷司圩冄芯俊薄?/p>

●制度保障：法律的施行為聚變能創(chuàng)新劃定了清晰的邊界，消除了以往由于法律缺位導(dǎo)致的企業(yè)及投資機構(gòu)的合規(guī)性顧慮。

●標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一：為國際合作、技術(shù)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(chuàng)新

核聚變商業(yè)化周期長（通常預(yù)測在10-15年以上），傳統(tǒng)的風(fēng)險投資難以完全覆蓋其研發(fā)需求。

●聚變金融聯(lián)盟：為此，中國成立了“聚變金融機構(gòu)聯(lián)盟”，匯聚了130余家金融機構(gòu)，致力于搭建產(chǎn)融協(xié)同橋梁。

●專項基金：合肥市推出了“未來聚變能源創(chuàng)投基金”，首期規(guī)模10億元，其存續(xù)期長達15年，被業(yè)界譽為真正的“耐心資本”。

●二級市場表現(xiàn)：2025年萬得可控核聚變概念指數(shù)累計漲幅達83.19%，顯示出資本市場對核聚變作為新質(zhì)生產(chǎn)力核心引擎的高度認(rèn)可。

人才培養(yǎng)：從實驗室到工業(yè)界的跨越

為了支撐萬億級的未來產(chǎn)業(yè)，中國正在加速核聚變?nèi)瞬艃洹?/p>

●專業(yè)學(xué)院：哈工大、西安交大、蘭大等高校相繼成立聚變創(chuàng)新學(xué)院。2026年初，“合肥工業(yè)大學(xué)聚變科學(xué)與工程學(xué)院”正式揭牌。

●多元化結(jié)構(gòu)：目前的人才結(jié)構(gòu)正從純物理研究向工程實用型轉(zhuǎn)變。星環(huán)聚能等初創(chuàng)企業(yè)中，碩博占比超過70%，形成了一支兼具科學(xué)研發(fā)與工程管理能力的復(fù)合型隊伍。

國際競爭格局：中國的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
國際科技制高點的博弈

在核聚變領(lǐng)域，競爭正從“誰的放電時間長”轉(zhuǎn)向“誰能率先實現(xiàn)商業(yè)閉環(huán)”。

●西方國家動態(tài)：美國、英國在核聚變監(jiān)管政策上較為超前，其初創(chuàng)企業(yè)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(yōu)勢在于“全產(chǎn)業(yè)鏈集結(jié)”。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(yè)落地能力。此外，由中核集團牽頭的“可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體”將25家央企、高校和科研院所緊密聯(lián)合，形成了強大的體系化攻關(guān)能力。

知識產(chǎn)權(quán)與技術(shù)封鎖的風(fēng)險

隨著核聚變進入工程化競速期，知識產(chǎn)權(quán)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(shù)專有權(quán)保護之間平衡，是中國企業(yè)未來走向國際市場時必須面對的挑戰(zhàn)。同時，面對單邊主義和保護主義引發(fā)的外部挑戰(zhàn)，持續(xù)強化關(guān)鍵核心技術(shù)（如大能量激光器、重頻靶等）的自主研發(fā)是確保國家能源安全的必然選擇。

未來預(yù)測：中國核聚變的關(guān)鍵時間節(jié)點

綜合現(xiàn)有科研進展、工程進度及政策導(dǎo)向，中國核聚變能的發(fā)展可預(yù)見以下三個關(guān)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(xiàn)聚變發(fā)電演示。

●第一盞燈：到2030年前后，中國有望通過核聚變產(chǎn)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(yè)堆原型：民營企業(yè)如星環(huán)聚能預(yù)計在2028年前后完成工程驗證，啟動其商業(yè)示范堆建設(shè)。

2030-2040年：工程堆建設(shè)與技術(shù)擴散

●CFETR二期：聚變工程實驗堆開始大規(guī)模科學(xué)實驗，Q值將達到10以上，實現(xiàn)能量的可觀增益。

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

●產(chǎn)業(yè)鏈成熟：高溫超導(dǎo)材料價格將隨規(guī)模效應(yīng)顯著下降，核聚變產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)將形成穩(wěn)定的招標(biāo)與供應(yīng)體系。

2040-2050年：商業(yè)示范與能源普及

●商業(yè)聚變堆：2050年左右，首批商業(yè)聚變示范堆投入運行，核聚變能開始大規(guī)模并網(wǎng)，成為中國實現(xiàn)碳中和目標(biāo)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(shù)的經(jīng)濟性，重塑全球工業(yè)體系。

中國引領(lǐng)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(chuàng)業(yè)，到如今EAST裝置在蜀山腳下創(chuàng)造世界紀(jì)錄，中國核聚變事業(yè)走過了一條極不平凡的道路。

當(dāng)前，“國家隊”大型裝置（如EAST、BEST、CFETR）提供了堅實的物理基礎(chǔ)和大型工程經(jīng)驗，而“商業(yè)新勢力”（如星環(huán)聚能、能量奇點、聚變新能）則通過高效的決策機制和技術(shù)創(chuàng)新，在緊湊型、低成本路徑上快速突圍。這種“雙輪驅(qū)動”的格局，結(jié)合2026年施行的《原子能法》以及日益成熟的“耐心資本”環(huán)境，使得中國比歷史上任何時期都更接近實現(xiàn)“核聚變發(fā)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(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系的核心驅(qū)動力。在科學(xué)島、張江高科及西安高新區(qū)的一間間實驗室里，屬于人類的“恒星紀(jì)元”正因中國聚變?nèi)说呐Χ铀俚絹怼?/p>

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(shù)哦

以后買輻照酒，找核趣就對了