当初普罗米修斯为人类盗火，现如今人类开始自己制作“火种”！这个科学装置可为人类提供延绵数亿年源源不断的能量！

近日来，新一代人造太阳“中国环流三号”取得重大科研进展，首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，是我国核聚变能开发进程中的重要里程碑，标志着我国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。

【资料图】

其实除了上面中国环流三号，我国的东方超环（EAST）、中国环流器二号A（HL-2A）、M（HL-2M）都属于“人造太阳”实验装置。

其中HL-2M（中国环流器二号M）和EAST（全超导托卡马克核聚变实验装置），是我国最主要的两个聚变试验堆，其分别已取得1MA等离子体电流、1亿度等离子体温度和1000秒等离子体约束时间等多项成果。

其实就是核聚变装置，由于其发生核聚变的原理和太阳发光发热的原理很相似，所以这些装置被人们称为“人造太阳”。

为什么需要这些“人造太阳”？

太阳对人类最大的作用是什么？是给地球提供源源不断的能量。人类制造“人造太阳”的最终的目的就是要利用它来实现可控核聚变，通过核聚变反应持续稳定地输出能量，产出源源不断的能源，最终解决人类的能源问题，从而造福人类。如果人类的能源问题能解决，可以将人类文明向前推进一大步！这也是之前韩国室温超导材料LK-99引起全世界关注的原因。

虽然在20世纪50年的氢弹的爆炸标志着地球上实现了聚变核反应，但其瞬间的猛烈爆炸无法控制，聚变时放出的巨大能量无法作为社会生产和人类生活的能源，所以必须对剧烈的聚变核反应加以控制，因而称为受控核聚变。

要控制核聚变，需要极高的温度和充分的约束，两个氘核的聚变反应温度上就必须高达1亿度！对于氘核与氚核间的聚变反应，温度必须在5000万度以上。充分的约束，就是说将高温等离子体维持足够长的时间(相对而言)，以便充分地发生聚变反应，放出足够多的能量，使聚变反应释放的能量大于产生和加热等离子体本身所需的能量及其在这过程中损失的能量。

可控核聚变通常采用三种方式：一是重力场约束；二是惯性约束；三是磁约束。中国环流三号就是磁约束核聚变装置，也是人们所称的“人造太阳”。

“人造太阳”产生的能源和现有的核电站有何不同？

首先，它们的本质区别为：“人造太阳”是核聚变能，而现在的核电站是核裂变能。现有核电站具有一定的危险性，如1979年美国三里岛压水堆核电站事故和1986年苏联切尔诺贝利石墨沸水堆核电站事故以及2011年日本福岛核电站事故，其核泄漏和核废料处理问题都给人们带来巨大的危险。

其次，原料储量非常丰富。核聚变的原料——氘和氚能够从海水中提取出来，一升海水中提取的原料通过核聚变反应生成的能量相当于燃烧300升汽油。这样算来，地球上的海水至少可以供人类使用上亿年。再者，核聚变能非常清洁、环保。不论是核聚变的原料还是生成物，都没有放射性，也没有污染环境的气体产生，所以说是一种非常清洁的能源。最后，核聚变能特别安全，它没有核放射性，所以也就不存在核泄漏和核废料处置问题，即使出现危险，也只是终止反应，不会对环境和人员造成伤害。因此，核聚变能也就综合所有的优点于一身，清洁、环保、安全、原料丰富。

“人造太阳”何时能够真正持续地提供清洁能源？

近年来，核聚变技术取得重大突破的消息不断传来，此次中国环流三号的进展也意味着核聚变距离技术成熟又近了一步,虽然在技术上取得了突破，但从实验室到建设核电站的落地过程中依然充满了不确定性，核聚变离真正的商业运行还是很远。

中科院合肥研究院等离子体物理研究所副所长胡建生在2022年04月22日接受《环球时报》的记者专访时表示：“人造太阳”的最终研究目标是为人类提供清洁能源。针对这一远期目标，需要从物理研究、工程技术、经济性等方面共同发力，取得全面进展，最终使聚变能成为可靠的能源。其中物理研究方面，主要需解决的问题是燃烧等离子体的实现及其稳定自持。工程技术方面，最关键的领域有高温超导磁体技术、氚循环利用、反应堆材料研发、聚变核安全等。经济性方面，需重点解决能量转换、电网技术等。

参考资料：

1.赵觉珵，张卉，.中国实际应用“人造太阳”不是梦[J]环球时报，2022-04-22 （008）

2.中国科学院等离子体物理研究所科普园地-EAST，,/kxcb/hjb/EAST/

3.中国科学院等离子体物理研究所科普园地-受控核聚变基本原理，/kxcb/kpzt/hjbzs/201210/t20121004_