EAST建成运行20周年:中国“人造太阳”从3秒放电迈向千秒稳态运行

2026-10-06 14:05  来源:中国科学院  浏览:  

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自主设计研制的全超导托卡马克核聚变实验装置EAST在安徽合肥科学岛实现首次等离子体放电,等离子体电流达到200千安,持续时间接近3秒。这标志着世界首个全超导、非圆截面核聚变实验装置正式建成运行,也使中国率先进入全超导托卡马克技术领域。过去20年间,EAST累计完成超过16万次物理放电实验,成为中国磁约束受控核聚变研究持续突破的重要科研平台。

中国磁约束核聚变研究起步于20世纪70年代。中国科学院随后在合肥布局托卡马克研究,20世纪90年代科研团队依靠自主技术改造国外引进设备,先后建成HT-6B、HT-6M常规磁体托卡马克以及中国首个圆截面超导托卡马克“合肥超环”。在此基础上,以中国工程院院士万元熙为代表的科研团队承担了全部磁体线圈采用超导材料的工程挑战,并相继突破超导磁体、超高真空、低温制冷和大功率加热等关键技术,实现核心装备自主研制。

作为由20余个复杂子系统、近百万个零部件集成而成的大科学工程,EAST持续刷新磁约束聚变实验运行参数。装置运行时间从2006年的约3秒逐步提升,2012年实现30秒长脉冲高约束模运行,2016年突破60秒,2017年达到101秒,2023年进一步实现稳态高约束模403秒。

2025年1月20日,EAST在第150425次实验中实现重大突破,在电子温度达到1亿摄氏度的条件下,实现稳态长脉冲运行1066秒,刷新世界纪录。这一实验在装置层面验证了未来聚变堆实现长时间、高参数稳定运行所涉及的重要物理边界,为进一步探索聚变等离子体的长期稳定控制提供了实验依据。

经过20年的持续实验和工程迭代,EAST已积累核心技术200余项、发明专利2000余项,并持续为国际热核聚变实验堆的关键物理实验和部件测试提供数据与技术方案。与此同时,合肥科学岛正在形成更加完整的聚变研发体系,聚变堆主机关键系统综合研究设施正开展万吨级超导磁体、偏滤器和真空室等关键系统工程测试。

面向下一阶段,中国聚变研发还布局了紧凑型聚变能实验装置(BEST)。目前,BEST主机总装工作正在推进,目标是在2027年建成并开展聚变净能量增益输出演示。运行20周年的EAST仍将承担重要科研任务,继续围绕高温等离子体长时间稳定运行、关键聚变工程技术等方向开展实验,为后续聚变能工程化发展积累技术基础。

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