全超导托卡马克EAST迎来建成运行20周年:从3秒初啼到千秒稳态,中国“人造太阳”开启聚变工程化跨越

2026-09-28 19:49 核聚变

2006年9月28日,由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所(ASIPP)自主设计、研制的全超导托卡马克核聚变实验装置EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,东方超环)在合肥科学岛成功实现首次等离子体放电,电流达到200千安、时长接近3秒。这一历史性时刻宣告世界上首个全超导非圆截面核聚变实验装置正式建成运行,使我国率先跨入全超导托卡马克技术俱乐部。整整二十年间,这颗“人造太阳”累计完成了超过16万次物理放电实验,见证了我国磁约束受控核聚变研究从早期跟跑、并跑直至部分领跑的跨越历程。

回顾我国磁约束核聚变的发展脉络,20世纪70年代中科院在合肥布局托卡马克课题研究;90年代科研团队自力更生改造国外引进设备,先后建成HT-6B、HT-6M常规磁体托卡马克,以及我国首个圆截面超导托卡马克“合肥超环”(HT-7)。在此基础上,以中国工程院院士万元熙为代表的科研团队打破国际先例,勇挑“所有磁体线圈全部采用超导材料”的工程重担,攻克了超导磁体、超高真空、低温制冷及大功率加热等核心技术,实现了全套关键装备的完全自主研制。

作为由20余个复杂子系统、近百万个零部件集成构成的顶尖大科学工程,EAST在过去二十载中不断改写人类磁约束聚变参数运行纪录:从2006年的3秒起步,到2012年实现30秒长脉冲高约束模(H-mode),再到2016年突破60秒、2017年达101秒、2023年实现稳态高约束模403秒;2025年1月20日,EAST在第150425次实验中更是创造了在1亿摄氏度电子温度下稳态长脉冲运行1066秒的世界纪录,在国际上首次在实验装置上高保真验证了未来聚变堆长时间高参数稳定燃烧的核心物理边界。

历经二十年的物理实验与工程迭代,EAST已积累核心技术200余项、发明专利2000余项,不仅超预期达成了既定科学目标,更为国际热核聚变实验堆(ITER)的关键物理实验与部件测试持续提供不可替代的数据支撑与“中国方案”。目前,科学岛聚变创新集群已全面构建起梯次接续的研发矩阵:聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)正全力攻坚万吨级超导磁体、偏滤器及真空室等工程测试;紧凑型聚变能实验装置(BEST)主机总装正紧锣密鼓推进,瞄准2027年建成并实现聚变净能量增益输出演示。二十岁的EAST仍作为主力科研平台持续发力,为人类最终点亮聚变第一盏灯筑牢技术底座。

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