世界目光的焦点

太阳释放出无尽的光和热，地球上所有生命系统所需要能量都直接或者间接来自太阳。二十世纪三十年代，科学家揭开了太阳发光发热的奥秘，宇宙中最丰富的氢原子在巨大的引力作用下发生核聚变，两个氢原子核生成氦原子核和中子，反应前后质量有轻微的损失，这一点点质量的损失，可以转化为惊人的能量，太阳也因此整整可以烧一百亿年。不仅是太阳，所有的恒星都是因此而诞生，并且照亮整个宇宙。

当太阳的秘密被解开，人类就有一个大胆的计划，模仿太阳原理，在地球上实现氢核聚变反应。如果可以实现，并且控制其反应过程，人类就可以掌握这种终极能源。氢原料来自海洋，取之不竭，通过氢核聚变产生强大澎湃又用之不竭的能源，氢核聚变反应排出氨气，是安全清洁的，这就是人造太阳的梦想。

梦想是美好的，但是实现起来比登天还难。在地面上实现可控核聚变，需要聚变原料加热到上亿高温，更大的难度在于用什么容器来承载温度这么高的聚变反应。二十世纪五十年代，苏联科学家建造了世界上第一台托卡马克装置。这种实验装置，通过设置纵向和横向的线圈，产生环形磁场。磁场就像一个无形的笼子，成功地解决了人造太阳装在瓶子里的难题。在各种核聚变装置的竞赛中，托卡马克的效果最好，因此成为各国研究核聚变的主要途径。

中国已经在普通的托卡马克装置实现上亿度的高温，并且在这个条件下获得了聚变反应，但是要过渡聚变能，使得它一个能量实现能量连续不断运转的聚变反应堆，就要进行超导的托卡马克，维持亿万度高温的聚变燃料能够长期的存在和发电。所以出现材料问题、控制问题以及工程技术上的加热问题等。

在位于合肥西郊蜀山湖畔的董铺岛上，世界上第一台全超导托卡马克EAST在中科院等离子体物理研究所建设下完成，成为世界目光的焦点。它有高达11米的钢铁炉体，向四周延伸的管道，承担着加料、加热、诊断等功能。EAST的每一个部件都是由中国人自己建造完成的，它的奇特之处在于核心温度比太阳中心还高一亿度，所有线圈都是超导线圈，能够产生地球磁场一万倍以上的超强磁场，磁场将剧烈运动的等离子体束缚在一起，同时超导导线能够承受强大电流。强大的脉冲电流产生变化磁场，驱动等离子体，沿磁力线方向高速旋转。为实现超导体奇异性能，冷却系统需要实现零下269度超低温度，最高温度和最低温度集于一身，这就需要建造超真空系统来隔热。仅有日常大气压千亿分之一的高真空，实现两个极端温度，在极短距离内和平共处。

2017年7月3日EAST实现101.3秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，成为世界上第一个稳态高约束模式下，持续时间百秒量级的托卡马克核聚变试验装置，成功进入国际前沿的第一方阵。

目前全球核聚变研究确定了从试验装置到试验堆、工程堆，最终实现并网发电的路线蓝图。中国已经提出建造聚变工程实验堆的计划，力争掌握建设商用聚变示范堆所需工程技术，向商用核聚变电站的目标迈出一大步。让人造太阳在中国升起，是中国科学家毕生的追求。