中国独立设计第一个全超导人造太阳！

中法核聚变合作周本周在中科院等离子体物理研究所正式开启。中国科学家独立设计建造的世界首个全超导“人造太阳”实验装置EAST向世界全面开放、共享。

在开发核聚变能——被人们形象地称为“人造太阳”的路上，中国已从“追赶者”“并跑者”，成长为具备强大国际输出能力的“领跑者”。科学家们数十年艰辛“逐日”，就是盼望核聚变能点亮的第一盏灯在中国。

煤炭、天然气、石油等化石能源的最终将会枯竭，使人类未来的命运聚焦在寻找更加持久的清洁能源上。海水中大量蕴藏的同位素氘和氚在聚变成一个氦原子的过程中，能够释放出的巨大能量，和太阳产生光和热的过程相似。

如果人类掌握了核聚变能源，将拥有可使用上十亿年的清洁能源。因此受控热核聚变实验装置被人们称之为“人造太阳”，是地球寻找能源出路的希望。

“中国拥有的第一个半超导核聚变装置是上世纪九十年代，从国外引进后加以改造发展的。”中国工程院院士李建刚回忆“逐日”之旅的起步，心中依然饱含感慨。

起步阶段，中国只能遥望着引领者的脚步，通过跟随和模仿艰难向前。为了研究这一装置，中国科学家拆下了它所有的部件，研究构造和技术，再改造发展。

“中国要有自主建造的核聚变实验装置！不是为了科学家写几个报告，而是为了真正解决我们一百年、两百年后的能源问题。”中国科学家发出了这样的呼声。一个要为国家和人类命运担当的科学家团队站了出来，这个200多人的团队当时的平均年龄不到40岁。

“当中国宣称要用2000万美元建造全超导核聚变装置，国际学界没有人相信。”李建刚说。

1998年，等离子体所成立团队，目标是建设世界首个全超导非圆截面核聚变装置EAST，它的中文名字“东方超环”寄予着中国科学界的巨大期望。

EAST是中国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克装置，由“实验”（Experimental）、“先进”（Advanced）、“超导”（Superconducting）、“托卡马克”（Tokamak）四个单词首字母拼写而成，同时也代表了“东方”的含意。 

等离子体所成立12个研究室，两个技术支撑中心，攻克一个个难关。绝缘子是核心部件，这种只有圆珠笔大小的部件需要几百个，国外报价一个上千美元。科学家们咬咬牙：“太贵了，不信这个东西我们自己做不成！”

于是，潘皖江博士带领一个小组，历时3年，终于将绝缘子研制成功。

然而导体研制、水冷系统、精密加工……一个个难关，一次次失败却接踵而至。

有的科学家在国外求解技术难点时，为了节约经费，宁愿每天在冰天雪地里走40多分钟。年近古稀的老科学家高温中晕倒在实验室，醒来第一句话就是问工作怎样了……

2006年9月，中国自主设计建造的EAST建成，并完成了首次成功放电，获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。与国际同类实验装置相比，它在当时获得四项世界“第一”，即使用资金最少、建设速度最快、投入运行最早、运行后获得等离子放电最快。

由美、法等国在20世纪80年代中期发起的、旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆的ITER计划也正是在这时才将中国吸纳为七方合作成员之一。

“现在每年上千人次的国外科学家来我们所开展国际合作，而10年以前，都是我们远赴国外跟人家学习。”中科院等离子体所常务副所长宋云涛说。

核聚变实验堆的设计和建设是一件十分复杂、艰巨的工程。宋云涛说，EAST的建成让中国在超导技术上走在世界前列，但要为ITER计划贡献中国力量，为中国未来建造自己的核聚变商用实验堆奠定基础，“关键技术和部件一定要100%国产化！”

他介绍说，中国科学家开始破题很多世界级难题。比如，未来核聚变实验堆的等离子体中心温度必须达到1亿度，这就需要高功率辅助加热设备，它相当于全世界最大的微波炉，功率是平常家用微波炉的几万倍。这个中国科学家2015年自主做成了。

“我们花了将近十年不断完善EAST，现在这个装置里几乎每一个部件都是我们自己做的。”李建刚说，“2016年1月，EAST成功实现了电子温度超过5千万度、持续时间达102秒的超高温长脉冲等离子体放电。这是国际托卡马克实验装置在电子温度达到5千万度时，持续时间最长的等离子体放电。五千万度什么概念？比太阳中心部的温度还要高近三倍。”

宋云涛介绍说，等离子体所还承担了ITER计划9%采购包任务。截至目前，中国科学家攻克了采购包任务中遇到的所有技术难关。

我国交付ITER计划的采购包部件实现了100%国产化，而且全部一次性100%合格，并按期交付。ITER组织两任总干事对中方的评价是“中国在采购包的研发、生产方面领先于各方”。

“我这一辈子，做了将近二十万次‘人造太阳’的实验，有将近四万次失败了。这是一个非常漫长的过程。尽管一百秒放电离一千秒、一万秒，离无限量商用还很远，但是我们会一直往下走。”55岁的李建刚院士说，“我的梦想就是在有生之年，有一盏灯泡被核聚变能点亮，这一盏灯泡一定要在中国！”

人类对聚变反应的控制，主要是依靠一种环形容器，通过约束电磁波驱动，创造氘、氚实现聚变的环境和超高温，实现受控核聚变。

这种装置被称为托卡马克（Tokamak），名字来源于其的关键词——环形（toroidal）、真空室（kamera）、磁（magnet）、线圈（kotushka）。二十世纪末，科学家们又将新兴的超导技术用于托卡马克装置，产生了超导托卡马克装置。