摘要:中国环流三号(HL-3)最新实验实现等离子体电流100万安培、原子核温度1.17亿摄氏度、电子温度1.6亿摄氏度的"双亿度"参数突破,标志着我国可控核聚变研究正式跨入燃烧实验阶段 。这一成就有三重划时代意义:
中国可控核聚变里程碑:环流三号突破"双亿度"的科技跃迁
一、里程碑意义:点燃人造太阳的"中国芯"
中国环流三号(HL-3)最新实验实现等离子体电流100万安培、原子核温度1.17亿摄氏度、电子温度1.6亿摄氏度的"双亿度"参数突破,标志着我国可控核聚变研究正式跨入燃烧实验阶段 。这一成就有三重划时代意义:
技术自主性飞跃
自主研发的高功率微波回旋管(2.5兆瓦)、中性束注入系统(单束7兆瓦)等核心设备性能达到国际前列,首次实现高压电源120千伏直流输出的精准控制,为聚变堆工程化奠定硬件基石 。其中,中性束注入系统的单束功率已跻身国际第一梯队,高压电源精度优于1% 。
科学原理突破
独创芯部能量约束调控方法,成功抑制磁流体不稳定性,攻克电流/密度剖面控制难题,实现可重复放电,为燃烧实验提供理论支撑 。通过优化磁场结构,首次在国内实现原子核温度超1亿度的稳定运行 。
国际竞争领跑
聚变三乘积突破10²⁰量级(距离点火条件仅差两个数量级),与欧洲JET、日本JT-60SA并列全球第一梯队 。而我国装置参数提升速度远超同类装置,例如电子温度1.6亿度的突破比EAST装置提升30% 。
二、燃烧实验的科学进阶之路
燃烧实验是可控核聚变走向应用的核心环节,需分三步实现 :
点火门槛
通过外部加热使等离子体达到1亿摄氏度以上(已实现);
自持燃烧
利用聚变反应产生的α粒子实现内部持续加热(当前实验已启动机理验证);
稳态运行
维持高参数等离子体千秒级以上(EAST装置已实现1亿度1056秒,为环流三号提供技术储备)。
三、综合参数聚变三乘积:能源革命的"圣杯指标"
聚变三乘积(等离子体温度×密度×能量约束时间)是衡量聚变装置性能的黄金标准 :
物理意义:当该乘积达到3×10²¹ keV·s/m³时实现能量增益(Q值>1),即输出>输入;
中国进展:本次实验将三乘积提升至10²⁰量级,较2021年EAST实验提高一个数量级;
国际对比:ITER设计目标为5×10²¹,预计2035年达成;我国计划通过CFETR工程堆在2040年前后追平该指标。
四、国之重器:环流三号的技术密码
作为我国自主研制的先进磁约束装置,环流三号具备四大核心竞争力 :
双温突破
全球首个同时实现原子核与电子温度超亿度的托卡马克装置,其中电子温度1.6亿度刷新纪录。
诊断精度
自主研发三光栅光谱仪(精度达国际同行2倍)、汤姆逊散射多色仪,实现毫秒级动态监测,系统性突破高辐射干扰下的测量难题。
智能控制
CODIS控制系统已在全球10余个聚变装置应用,为ITER提供"中国标准",其动态响应精度达0.1毫米级 。
核心技术输出
超声分子束聚变加料技术已立项ISO国际标准,成为继热氦检漏技术后我国在核聚变领域制定的第二项国际标准 。
五、大国布局:多元技术路线并进
我国在核聚变领域构建起"国家队+民企+国际合作"的立体研发体系 :
EAST(合肥):全超导托卡马克,2025年实现1亿度1056秒稳态运行,聚焦基础物理研究;
环流三号(成都):常规托卡马克,主攻燃烧实验验证,计划2027年完成能力升级;
BEST(合肥):紧凑型装置,目标2027年全球首次演示聚变发电,输出功率50兆瓦;
CFETR(规划):工程实验堆,设计功率1吉瓦,预计2035年建成,实现从实验堆到示范堆的跨越;
玄龙-50U(廊坊):民间资本主导的氢硼聚变装置,探索替代氚燃料路径,已获45亿元投资。
这种"不把鸡蛋放在一个篮子里"的策略,既保障主流托卡马克路线稳步推进,又通过球形环、氢硼聚变等创新路径抢占技术制高点 。
六、未来已来:写在政府工作报告的星辰大海
正如2025年政府工作报告明确将核聚变列为"战略性前沿技术",我国已制定清晰路线图 :
2025-2035年:完成环流三号能力升级,CFETR建成并发出"第一度电";
2045年前后:建成聚变示范堆,实现工程化验证;
本世纪中叶:商业化电站并网发电,兑现"终极能源"承诺。
每一次参数突破,都是人类向"人造太阳"迈进的坚实脚步。正如中核集团段旭如院士所言:"当我们点燃聚变之火时,点燃的不仅是清洁能源,更是文明进阶的火种。" 科技让明天更美好的承诺,正在中国科学家的手中化为现实。
来源:变得很好