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(资料图)

4 月 12 日 21 时，正在运行中的的全球首个全超导托卡马克装置 EAST（先进实验超导托卡马克实验装置），在稳态长脉冲高约束模式下，实现等离子体稳定运行 403 秒，创造了托卡马克装置稳态高约束模式运行新的世界纪录。此前 101 秒的世界纪录，也是由 EAST 于 2017 年创造的。EAST 是中国新一代可控核聚变研究装置，由中科院合肥物质科学研究院自主研制，于 2006 年 9 月 28 日取得首轮物理放电实验的成功。

文 | 斯图尔特・克拉克（Stuart Clark）

编辑 | 赵佳明

也许有的朋友会问，这个 403 秒意味着什么？这个 403 秒意味着，人类距离利用可控核聚变产生能量又近了一步，可能可控核聚变发电很快就会成为现实。

要回答这个问题，首先要了解什么是核聚变。核聚变就是两个质量较轻的原子合二为一，同时释放大量能量的过程。太阳和其他恒星就是通过核聚变来发光放热的。如果我们能在地球上“复制”这一过程，将产出大量能量。这是我们需要核聚变的第一个原因。

气候变化和能源安全也促使人们转变了观念，开始接受核聚变。对于气候变化来说，核聚变能提供丰富的清洁能源。同火力发电等发电模式相比，几乎没有温室气体的排放。核聚变还可以和太阳能、风能等其他可再生能源联合使用。至于在能源安全方面，随着全球能源需求的急剧增长，一旦化石能源枯竭，就必须依靠核聚变能源了。

其实，我们利用核能不是最近的事，现在世界各地运行的核电站正是通过核裂变来发电的。不过，相较于核聚变，核裂变存在安全问题、核废料处理问题，以及核原料的取材问题。因此，科学家都把关注点转移到了核聚变上来。

现在我们已经知道，核聚变发生的条件是像太阳内部那样的极端高温、高压、高密度。可是，人造的核聚变反应堆无法复制这样的压力和密度条件。比如，在 JET（欧洲联合环状反应堆）的内部，气体的密度和反应堆外的普通大气差不多。那么，要想实现核聚变反应，反应堆内的温度就得超过 1 亿℃。在这样的温度条件下，气体会变成等离子体。这时，可以用磁场来约束它们。

因为任何一种材料一旦触碰到温度超过 1 亿℃的等离子体，都会熔毁，所以只能通过磁场来约束等离子体。同时，磁场还能使等离子体加速流动，为核聚变创造条件。可见，在核聚变反应堆中，磁场很重要。这次 EAST 创造的新世界纪录就是关于磁场约束等离子体，从而稳定运行的。这是利用可控核聚变产生能源的关键。

此外，现阶段的核聚变发电还存在“投入产出比”不协调的问题：反应堆虽然能产出大量能量，但满足自身运转需要投入更多能量。为了解决这个问题，多国联合出资，正在法国南部建造国际热核聚变反应堆（ITER），预计在 2025 年投入运行。在刚开始运行的 10 年间，科学家会逐步提升反应堆的运行功率，最终让它满负荷运行。科学家估计，ITER 最终输出的能量，将是启动核聚变所需能量的 10 倍以上。

近年，科学家和私营企业为了尽早实现可控核聚变，采取了一些新的尝试。

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