今天我们要聊聊一个很热门的话题，就是中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。这是一个什么样的神奇装置呢？它能给我们带来什么样的好处呢？我们来看看。
首先，我们要知道，太阳之所以能发光发热，是因为内部的核聚变反应。核聚变就是把轻原子核合成重原子核，同时释放出巨大的能量。这种能量是非常干净和高效的，而且原材料在地球上极其丰富，比如氘和氚，它们都是氢的同位素，可以从海水中提取。如果能造一个“太阳”来发电，人类有望实现能源自由。
但要造出能实用的“人造太阳”，可不是一件容易的事情。你想想，要让原子核合成，你得让它们非常非常靠近，而原子核之间又有强大的斥力，你得用多大的力气才能把它们压在一起呢？你得让它们非常非常热，上亿摄氏度的热，比太阳还要热。你得让它们非常非常稳定，不然一旦失控，就会像氢弹一样爆炸。你得让它们非常非常持久，不然一闪而过就没了。这些条件都很难达到，所以全球科学家们已经努力了70多年，还没有成功。
那么，中国的“人造太阳”是怎么做到的呢？它用的是一种叫做托卡马克的装置。托卡马克是一种环形的真空容器，里面有强大的磁场来约束等离子体。等离子体就是被加热到极高温度后电离的原子核和电子。等离子体在磁场中旋转和碰撞，产生核聚变反应。托卡马克有很多种类型和尺寸，不同国家都在开发自己的托卡马克装置。
中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）就是一种先进超导托卡马克实验装置。它位于安徽省合肥市中科院等离子体物理研究所内，于2006年建成并开始运行。EAST装置上有核心技术200多项、专利2000余项，汇聚“超高温”“超低温”“超高真空”“超强磁场”“超大电流”等尖端技术于一炉，共有上百万个零部件协同工作。
4月12日晚，在经过十几年聚力攻关后，EAST成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒，刷新2017年的101秒世界纪录，实验现场一片欢腾。这是一个什么样的成就呢？这意味着EAST已经能够让等离子体在高温高密度的状态下持续运行，而不是像以前那样一下子就散掉了。这为提升未来聚变电站的发电效率，降低成本奠定了坚实物理基础。
你可能会问，既然EAST已经能够实现核聚变反应，为什么还不能用来发电呢？这是因为EAST还只是一个实验装置，它的目的是为了探索核聚变的物理规律和技术难题，并不是为了产生能量。事实上，EAST目前还是一个能耗大户，它要消耗大量的电力来加热和维持等离子体，而产生的核聚变能量还远远不够抵消输入的能量。要想实现能量的正收益，就需要更大更强的托卡马克装置。
目前，全球最大最先进的托卡马克装置是国际热核聚变实验堆（ITER），它位于法国南部的卡达拉什镇，由中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度七方共同合作建设。ITER计划在2025年开始运行，目标是实现500兆瓦的核聚变输出功率，超过输入功率的十倍。如果ITER能够成功达到这个目标，那么就意味着人类距离造出一个真正的“人造太阳”又近了一步。
但是ITER还不是最终的目标，它也只是一个工程实验堆，并不是一个商业化的聚变电站。要想真正利用核聚变能源为人类提供清洁可持续的电力，还需要更进一步的研究和开发。中国正在规划建造中的一个项目就是中国聚变工程实验堆（CFETR），它是在吸收消化ITER设计基础上，开展我国聚变工程实验堆工程概念设计。CFETR预计在2021年开始建造，2030年代左右完成。CFETR将比ITER更大更强，目标是实现1吉瓦的核聚变输出功率，超过输入功率的十五倍。CFETR将为真正利用核聚变燃料进行发电而设计，除了探索聚变物理的奥妙之外，更重要的是要把理论变成现实，解决摆在人类文明面前迫切需要解决的能源问题。
