《环球时报》专访中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所专家：中国破解“人造太阳”关键工程难题

日前，合肥科学岛传来了一系列关于“人造太阳”的重磅消息。中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所内，两套完全国产化的聚变堆关键超导磁体相继亮相，通过了内部专家组的验收与测试。一个长21米、重582吨的“巨无霸磁笼子”完成研制，另一个核心部件则在满参数测试中交出了令人惊艳的答卷。这意味着，“人造太阳”工程化链条上最难啃的骨头，已经被成功拿下。

一个要做最大的“磁笼”，一个要做最强的“火花塞”

先来看这个“磁笼子”。中科院合肥物质院等离子体物理研究所研究员武玉向《环球时报》记者解释，它的功能非常明确：用强磁场来约束等离子体，把那个上亿度的“火球”牢牢地悬浮在真空室里，不让它碰到任何墙壁。这就像是一个看不见的、极其坚固的磁笼子。它的单体重量达到582吨，形状像一个巨大的英文字母“D”，长21米、宽12米、高3.3米，是目前全球尺寸最大的聚变堆超导磁体。它的体积是国际热核聚变实验堆（ITER）同类磁体的1.3倍，储能更是后者的3倍。未来，16个这样的线圈将拼合成一个完整的环，在等离子体中心产生6.5特斯拉的磁场，靠着洛伦兹力束缚住高温等离子体。

不过，再坚固的“磁笼”也只是基础。如何“点燃”并持续驱动等离子体，则是另一道更复杂的难题。同一天通过满参数测试的高温超导中心螺管（CS）线圈，扮演的正是这个“点火者”的角色。中科院合肥物质院等离子体物理研究所研究员秦经刚向《环球时报》记者打了个比方，它就像是汽车发动机里的“火花塞”，是整个装置的核心动力来源。实测数据显示，这个线圈能够稳定载流60千安，储能6.03兆焦，最大磁场变化率达到了每秒5.1特斯拉，接头电阻低至0.87纳欧。所有关键指标都达到了国际领先水平。作为紧凑型聚变能实验装置的核心“动力心脏”，这个线圈承担着感应、驱动等离子体电流，并动态调节其约束形态的关键职责——直接决定了聚变堆能否成功“点火”并稳定运行。

从产业角度看，这两套磁体的突破，最核心的价值在于实现了全链条的自主可控。从超导带材、高强度低温不锈钢、特种绝缘材料这些核心原材料，到结构设计、精密绕制、超低阻接头制备、失超保护等全套工艺，中国已经彻底打破了国外的技术垄断，实现了100%国产化。这标志着，核心部件“卡脖子”的风险已被彻底消除。

零下268.95摄氏度，挑战不可能

人们看到的庞然大物背后，是极端精密的工程奇迹。武玉告诉《环球时报》记者，聚变堆超导磁体需要在极低温（零下268.95摄氏度）、大电流、强辐射和高应力的多重极端条件下，稳定可靠地运行整整60年。这几乎是在挑战材料科学和制造工艺的极限。

举个简单的例子：在铌三锡（Nb3Sn）超导体的热处理环节，线材必须在特定的高温区间内反应生成超导相。温度如果偏差几度，性能就可能出现断崖式下降。而他们的磁体线圈尺寸达到了十几米量级，要保证整个巨型热处理炉内的温度绝对均匀，本身就是一项尖端工程。团队为此攻破了超大尺寸线圈高精度绕制、真空压力浸渍等一系列工艺瓶颈，并自主研制出了新型高性能超导线、高强度低温不锈钢等关键材料。

另一边的CS线圈攻关过程同样惊心动魄。秦经刚回忆，6年前接到任务时，只有两个要求：把性能提上去，把价格降下来。设计怎么定、材料从哪里来，在当时全是未知数。由于CS线圈需要在瞬间产生极高的磁场变化，这对导体的导电能力和机械强度提出了近乎矛盾的双重极限要求。团队创新性地采用了应力分散支撑结构与高低温混合磁体设计，先后攻克了大电流高温超导导体、小半径弯绕成型、失超保护等十余项关键技术。他们不仅让核心性能达标，还把一度高不可攀的高温超导带材成本从每米400元压到了100元。这一成果，为后续装置的经济可行性扫清了关键障碍。

聚变之梦有了更清晰的时间表

这一次两大超导磁体的突破，绝非孤立的技术成果。它是中国“人造太阳”数十年持续深耕、迭代升级的必然结果，是我国可控核聚变技术从基础研究、原理验证向工程化、实用化跨越的重要里程碑。在此之前，中国全超导托卡马克实验装置东方超环（EAST）已经多次刷新世界纪录。去年1月，EAST成功实现了1亿摄氏度等离子体稳态运行1066秒，创下了全金属壁条件下高约束模运行时长的新纪录。

作为ITER计划的重要成员国，中国始终深度参与全球聚变科研合作，承担了该项目超过9%的核心部件研制任务。所有交付产品100%通过了国际评估，交付进度与质量稳居七方合作团队前列，为国际聚变研究贡献了重要的中国方案。这次两大核心磁体的国产化突破，意味着中国已经彻底掌握了聚变堆最核心的工程制造技术，自主研发体系愈发成熟和完善。

武玉介绍，可控核聚变被誉为“终极清洁能源”，其原料直接取自海水，一升海水的聚变能量相当于300升汽油。地球海洋中储存的氘资源足以支撑人类数十亿年的能源消耗。而且，聚变反应无碳排放、无强放射性核废料，在安全性、清洁性、可持续性上优势无可替代。长期以来，可控核聚变的理论原理已经得到验证，但极端工况下的工程实现和长期稳定运行，仍是全球公认的难题。超导磁体技术的突破，正是破解这一难题的关键所在。

据《环球时报》记者了解，我国已经清晰规划出聚变能发展的“三步走”战略，技术落地节奏正在持续加快。目前，紧凑型聚变能实验装置（BEST）的核心部件研制进展顺利，计划在2027年底建成，力争在2030年前后实现核聚变发电。后续，中国聚变工程示范堆（CFEDR）也将稳步推进工程设计，瞄准建设全球首个聚变示范电站，推动聚变能源正式走进民用能源体系。

秦经刚表示，当前的磁体测试成功，只意味着完成了80%的攻坚任务。后续仍需开展装置整机装配、极端工况长期服役测试，验证设备60年的服役稳定性，彻底打通聚变工程化的最后一个关卡。聚变能源的商业化之路依然漫长，但每一次核心技术的突破，都在实实在在地缩短人类与终极清洁能源之间的距离。