能源，自人类文明伊始，便是推动社会进步与经济发展的基石。然而，随着化石能源的持续消耗与环境问题的日益凸显，寻求一种清洁、安全、无限的能源形式已成为全人类面临的共同挑战。在这一背景下，可控核聚变，既模拟太阳内部持续不断的核聚变反应，在地球上建造能稳定输出能量的装置，逐渐从科学幻想走向前沿实践，被誉为“人造太阳”，象征着人类对终极能源的不懈追求。所谓“人造太阳”，即先进超导托卡马克实验装置，是当今世界迄今为止最大的热核聚变实验项目，其目标是在地球上模拟太阳的核聚变，利用热核聚变为人类提供清洁能源。核聚变能具有“安全、洁净、资源无限”三大优点，是最终解决全人类能源问题的战略新能源。
人造太阳的科学基础源于爱因斯坦的质能方程E=mc²，该方程预示了原子核中蕴藏的巨大能量。1939年，美国物理学家贝特证实，一个氘原子核和一个氚原子核碰撞，结合成一个氦原子核，并释放出一个中子和17.6兆电子伏特的能量，这一发现揭示了太阳“燃烧”的奥秘。核聚变是指两个轻原子核（如氢的同位素氘和氚）结合成一个较重原子核（氦）的过程，在这一过程中，部分质量会按质能方程转化为巨大能量。与当前核电站利用的核裂变相比，单位质量的轻核聚变释放的能量比重核裂变要大数倍。太阳之所以能持续发光发热，正是因其内部在高温高压下发生着剧烈的核聚变反应。太阳表面温度约6000摄氏度，内核温度高达约1500万摄氏度，像一个熊熊燃烧的大火球，每秒钟可散发出相当于1亿亿吨煤炭完全燃烧产生的能量。
地球上最容易实现的聚变反应是氘与氚的聚变，氘在海水中储量十分丰富，每升海水中含30毫克氘，其聚变产生的能量相当于300升汽油。据测算，海洋中蕴藏着约40万亿吨氘，理论上用于聚变反应释放的能量足够人类使用上百亿年。聚变反应产物为氦，不具有放射性，不会产生温室气体，也不会产生长寿命的高放射性核废料，同时，聚变反应堆始终处于次临界安全运行状态，一旦出现意外，反应会自动停止，不会发生像切尔诺贝利和福岛那样的核泄漏事故。人类对核聚变的认知始于上世纪50年代，1952年，第一颗氢弹爆炸成功，证明了在地球上实现核聚变反应的可行性，但那只是不可控制的瞬间爆炸。从那时起，科学家们开始寻找途径，将氢弹爆炸在实验装置中加以控制地发生，从而源源不断地取出核聚变能。
上世纪50至60年代，各国科学家积极研究多种可控核聚变技术方案，其中，由苏联科学家发明的托卡马克装置逐渐崭露头角。托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写，又称环流器，这是一个由封闭磁场组成的“容器”，像一个中空的面包圈，可用来约束电离子的等离子体。1958年，世界上第一台托卡马克装置T-1在苏联成功建成并开始运行。在上世纪70年代，人们对约束磁场研究有了重大进展，通过改变约束磁场的分布和位形，解决了等离子体粒子的侧向漂移问题。世界范围内掀起了托卡马克的研究热潮，美国、欧洲、日本、苏联建造了四个大型托卡马克，为磁约束聚变研究做出了决定性贡献。1985年，基于美苏两国共同倡议，欧共体（现欧盟）、日本等四方联合发起国际热核聚变实验堆计划，旨在通过多国协同攻关，建设具备实现大规模聚变反应能力的实验堆，系统验证人类和平利用核聚变能的科学原理与工程可行性。
我国核聚变研究起步于20世纪60年代，当时，我国抽调多家单位人员在西南某地组建某所，从事受控核聚变研究。此后，该研究院陆续研制“环流”系列常规导体托卡马克装置。1972年，CT-6装置正式竣工，标志着我国首台托卡马克装置的问世。1978年9月，中科院等离子体物理研究所在合肥成立，在攻克多项技术难关后，相继研制出HT-6B等小型实验装置，并于1984年底建成我国首个空芯变压器托卡马克装置HT-6M。上世纪90年代，我国聚变研究迎来重要机遇，等离子体所接收了苏联T-7超导托卡马克装置的关键组件，在科学家们的努力下，基于我国科研实际需求对其实施系统性技术改造，建成HT-7装置。2002年，HT-7装置首次获得了上千万度分钟级长脉冲等离子体运行的物理成果。在接下来的几年里，HT-7不断延长放电脉冲，最长脉宽达400秒，刷新了当时托卡马克稳态运行时长的世界纪录。
在HT-7成功的基础上，我国开始向更高的目标迈进。上世纪90年代，等离子体物理所主持建设了全球首个全超导托卡马克装置HT-7U（后更名为EAST，即“东方超环”)。EAST由我国科学家自主研发，是世界上第一个全超导磁体、非圆截面托卡马克实验装置，主体部分高11米、直径8米、重400多吨。该装置由真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成，零件数量相当于5架波音777飞机的零件总和。EAST装置于2006年投入运行，研发团队聚焦托卡马克稳态高性能等离子体前沿研究领域，系统攻克了等离子体芯部与边界物理集成、高功率加热系统注入耦合、第一壁材料排热、精密控制系统构建等重大科学难题与工程技术瓶颈。截至目前，EAST累计完成等离子体运行实验次数逾15万次，持续优化装置运行参数，实现长脉冲高约束模等离子体运行性能的阶跃式提升，先后突破60秒、100秒、400秒等关键时间阈值。
2025年1月20日，EAST装置成功实现1亿摄氏度1066秒稳态高约束模等离子体运行，再次刷新托卡马克装置运行时长世界纪录。这一成就标志着中国在可控核聚变研究领域实现了一项巨大突破。然而，EAST装置的技术挑战仍然十分艰巨，为了实现1亿摄氏度以上的高温，科学家们采用了微波、中性束等多种加热手段。EAST总功率达34兆瓦，相当于约6.8万台家用微波炉一起加热。科学家们用磁场做成“笼子”，把那团上亿度的火球悬浮起来，使所有电离了的等离子体只能沿着磁力线运动，不让它与周边的任何容器材料接触，从而保护装置材料不被烧毁。EAST由16个纵场线圈、14个极向场线圈构成，产生的磁场强度是地球磁场强度的近7万倍。在我国核聚变研究稳步推进的背景下，2025年11月24日，中科院在合肥正式启动“燃烧等离子体国际科学计划”，并面向国际聚变界首次发布BEST（紧凑型聚变能实验装置）研究计划。十多个国家的科学家共同签署《合肥聚变宣言》，呼吁全球共同推进“人造太阳”聚变能源研发。
BEST装置作为我国下一代“人造太阳”，肩负着实现等离子体“燃烧”的使命。根据研究计划，该装置建成后，将进行氘氚燃烧等离子体实验研究，验证其长脉冲稳态运行能力，力求聚变功率达到20兆瓦至200兆瓦，实现产出能量大于消耗能量，演示聚变能发电。这是聚变工程研究的关键，意味着核聚变像“火焰”一样，由反应本身产生的热量来维持，是未来持续发电的基础。BEST装置采用紧凑型高场技术路线，通过制造更强的磁场，在更小的空间内更有效地约束和压缩等离子体，从而用更小的体积实现更高的聚变功率。这标志着我国聚变研发重点从实验研究转向了工程可行性与经济性的考量，成为通往商业化发电的关键一步。BEST装置于2025年5月1日启动工程总装，我国核聚变研究由此从基础科学研究迈向工程验证阶段。根据规划，BEST装置计划于2027年底建成，建成后将开展燃烧等离子体物理实验，尽早演示聚变能发电，点亮“聚变能源第一盏灯”。
目前，我国已经开始了第1代可控核聚变发电站的工程设计，预计在2035年开工建造人类史上的第1座可控核聚变发电站，2050年前建成并投产发电。一旦可控核聚变发电技术获得突破，人类就将获得几乎无限的能量来源，不仅再也不需要担心能源紧缺和环保问题，甚至还可以用这一技术建造星际飞船，开启人类的大航天时代。回顾人造太阳的发展历程，从爱因斯坦的质能方程到第一台托卡马克装置，从我国的CT-6到EAST破世界纪录，再到BEST开启燃烧等离子体研究新阶段，人类在可控核聚变道路上已走过半个多世纪的艰辛探索。我国聚变研究从跟跑到并跑，再到部分领域领跑，体现了我国科学家们的智慧与执着，也展现了国家长期战略支持的重要性。可以说，人造太阳的梦想，承载着人类对清洁、无限能源的永恒追求，而在这一领域，我国已然跻身前列，乃至领先世界。
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。聚变能源的开发之路依然充满挑战，需要持续努力与创新突破。随着科研攻坚的深入开展，我相信，人造太阳终将从梦想照进现实，为人类文明的可持续发展提供不竭动力，并引领人类更加光辉的未来！
