可能有人不知道可控核聚變對人類來說將意味着什麼，簡單形容的話，我們可以將這項技術看作是第三次工業革命的標誌，以及人類文明進入下一階段的標誌。
“人造太陽”的全稱是全超導托卡馬克核聚變實驗裝置，它的原理是模擬太陽內部的核聚變反應，通過極高的溫度和壓力，使氫的同位素氘和氚發生聚變，釋放出巨大的能量。這種能源具有清潔、安全、幾乎無限的特點，一旦實現可控核聚變，將為人類提供取之不盡、用之不竭的清潔能源，從根本上解決全球能源危機——至少在人類步入太空時代之前是這樣的。
雖然此前美國一直自稱自己已經完成了第三次甚至第四次工業革命，還搞了創新性的AI革命，金融革命，但這些都不是最根本意義上的工業革命。工業革命，是建立在人類對能源運用的基礎之上的。就好比第一次工業革命是蒸汽機，第二次工業革命是內燃機。
按照這個邏輯走，只有可控核聚變技術有資格被稱為第三次工業革命的代表。核裂變其實也有機會，但因為這個東西並非清潔能源，而且只能在大型電站使用，所以還不能算是徹底的革新。
然而，可控核聚變技術的研發難度超乎想象，長期以來被稱為“永遠的五十年”，即似乎永遠距離完成還有五十年的時間。這是因為實現可控核聚變需要克服諸多技術難題，包括維持高溫等離子體的穩定、控制核聚變反應的速率等。儘管困難重重，中國科學家們卻憑藉着堅韌不拔的毅力和卓越的智慧，在這一領域取得了舉世矚目的成就。
此前歐美多次質疑中方在核聚變的進步，當中國的可控核聚變能運行100秒時，他們毫無根據地質疑中國抄襲西方技術；當運行時間提升到403秒時，又聲稱沒有西方科學家的幫助，中國不可能取得進一步突破。然而，當中國“人造太陽”成功燃燒1000秒時，這些無端的指責戛然而止，他們就再也說不出話了，因為中國的技術已經超出了他們的理解範疇。
美國能源科學辦公室主管阿蘭曾對CNN警告稱，中國在核聚變領域的投入巨大，每年接近15億美元，是美國投入的兩倍。這一巨額投入體現了中國對探索清潔能源的堅定決心。
與此同時，《日經新聞》報道稱，日本科學家也在抱怨，自2015年起，中國核聚變的專利申請量大幅增加。這一系列現象表明，中國在核聚變領域的快速崛起已經引起了國際社會的廣泛關注。只不過不管是呼籲還是抱怨都沒有用，科學是要腳踏實地走出來的。中國在“人造太陽”領域的成功並非偶然，而是長期堅持自主創新、大力投入科研的結果。
就在這次實驗成功之後，我國科學家們公開表示下一代“人造太陽”——中國聚變工程實驗堆已完成工程設計。根據中國磁約束核聚變路線圖，未來中國將瞄準建設世界首個聚變示範電站。這一宏偉目標的設定，展示了中國在核聚變領域的雄心壯志和長遠規劃。一旦世界首個聚變示範電站建成，將標誌着人類在可控核聚變能源的實際應用方面邁出關鍵一步，為全球能源轉型樹立榜樣。
在我們的有生之年，很有可能看到一個有着無限能源可以使用的人類文明。
1億攝氏度突破1066秒，意味着什麼？
超過1億攝氏度能夠穩定運行1066秒，這件事情本身到底意味着什麼，我們離真正的核聚變發電還有多遠？
同時，很多國家都在進行類似的研究，那麼目前在全世界範圍來看，我國EAST裝置處於一個怎樣的水平？
這是一個非常重要的里程碑，從此將從前沿的基礎研究轉向工程實踐，向聚變能應用邁進了一大步。“億度千秒”的難點在於，我們要把這一團火，相當於太陽表面溫度的6到7倍，像火球一樣的等離子體運速到上千秒，難度是非常難，這應該是目前五十多年的研究中，從物理研究向工程實踐邁出的堅實的一步。
EAST裝置就是所說的中國人造小太陽，是我國建成的世界上第一個全超導托卡馬克裝置，這裡有很多的核心技術，也存在很多的技術挑戰，有超高真空、超大電流、超強磁場等很多這樣的技術攻關。通過這次實驗，這幾年來，一直從100秒到400秒再到1000秒，這完全是由中國的磁約束核聚變團隊來保持這樣的世界紀錄。在國際上排在第二方陣的，目前是在70秒到100秒，所以這一次能夠實現1000秒，標誌着我國在高溫等離子體、高約束模等離子體、磁約束研究方面走到了世界前列。
實現“億度千秒”，接下來的目標是什麼？
走到世界的前列真的很不容易，100秒、400秒、1000秒，2023年時實現的是403秒，用了一年多的時間實現了千秒，那麼我們的下一個目標是什麼？
能持續的時間是非常重要的，但磁約束聚變研究就像馬拉松賽跑一樣，不僅要跑得快，還要跑得遠。所以，接下來不僅在持續時間上，還要在等離子體密度、等離子體溫度等各個方面瞄準未來聚變能的商業應用，做進一步的攻關研究。
人造太陽建設和研究中，有哪些艱難時刻？
EAST建設研究進行十幾年的時間了，過去這十幾年中，研究團隊遇到的艱難時刻是哪些，又是怎麼過來的？
這十幾年來，每天的聚變研究如履薄冰，每天會遇到各種各樣的工程和物理問題。聚變研究是一個系統龐大的工程，難度就是平時所說的“難於上青天”，在做的過程中，經歷了很多困難。
比如，在十八年前要建超導托卡馬克的裝置，必須有超導材料，當時西方國家說可以給中國提供超導材料，但是一夜之間又說不給了。
後來，只能靠自主創新，團隊和企業界一起來合作、創新，把超導材料進行技術攻關，現在中國的超導材料、超導技術應該位居世界前列，而且人造太陽上所有的超導材料應用都實現了國產化。同時，還給醫療、工業界提供了很多材料，目前世界上60%～70%的比例會來購買中國的超導材料。
在做人造太陽過程中，有很多這樣的故事，只能靠技術攻關，每天遇到問題、解決問題，不僅有工程問題，還有物理問題，所以研究團隊已經進行了十五萬次的實驗，在十五萬次實驗中不斷探索和摸索。
中國距離第一座“聚變商業電站”還有多遠？
現在有一些媒體報道說，全世界範圍來看，預估2035年會有第一座用聚變來發電的電廠正式運營，就我們國家來說，距離第一座核聚變的電廠還有多遠，目前還需要做一些什麼樣的突破？
隨着國家科技創新不斷投入，不斷增強，中國有第一座“聚變商業電站”的夢想應該在10到20年突破。接下來，要用3到5年的時間建成氘氚燃燒的聚變裝置，就是全超導的裝置的輸出要大於輸入。
現在的人造太陽，包括國內的物理實驗裝置基本還構成不了輸出大於輸入的。接下來，比如正在建設全超導的緊湊型聚變裝置，輸出大於輸入5倍，到2035年希望建成中國的聚變釋放堆，輸出大於輸入20倍，這樣就開啟了人類的國家聚變能源的商業應用。
核聚變能源或許能幫助人類實現星際航行
可能會有很多人有這樣的疑問，現在獲取電能的方式有很多種，為什麼要投入這麼大的精力研究核聚變發電這樣一個項目？最終是要解決什麼問題？未來通過聚變的方式獲取的能源或者能量，還可以用在哪些地方？
核聚變能源是一種清潔高效的能源，現在人類大部分使用的都是化石燃料，對於環境和人類的影響非常大。如果實現聚變能，對人類的環境是非常友好的。
人類第一次工業革命之前只有馬車，馬車只能把人類從一個村莊帶到另一個村莊；工業革命之後，有了火車、飛機，可以把人類從一個國家帶往另外的國家。如果核聚變能源一旦實現，就能夠把人類從這個星球帶往另外一個星球，那麼人類的星際航行就能夠實現。
當我國第一座“聚變商業電站”誕生後 我國的能源供給是怎樣的圖景？
暢想一下，未來如果我們真的擁有一座聚變的發電廠之後，我們國家能源的結構會發生一個怎樣的變化，能源供給的結構又是一幅怎樣的新圖景？
一旦實現核聚變能源商業應用，一定會帶來人類文明的改變和生存方式的改變，會給生活方式帶來翻天覆地的變化。因為現在人類基本上使用的化石燃料，環境會遭受污染，而且化石燃料是有限的。一旦實現核聚變能源應用，人類有了用之不竭的磁約束核聚變供電，再加上其他綠色能源，能夠進行互補，可以讓人類環境更加美好。
“人造太陽”也叫“托卡馬克”裝置，其實是一種由人類控制的、模擬太陽在發光發熱過程中發生的一系列反應而製造出來的核聚變研究裝置。
兩個原子核相撞，發生聚合反應時能釋放出巨大的能量，而這個能量正如太陽釋放出的能量一樣，原料不受限制、產物不污染環境、不產生高放射性核廢料，可以為人類的生存提供必需的光源與熱量。也正是因此，它才得了個小名“人造太陽”。
其實整個人類對“人造太陽”——核聚變能源的研究早在20世紀50年代就開始了。那時美國成功試爆了世界上第一顆氫彈，從而發現了氫彈爆炸帶來的能量資源，但是這樣的爆炸是不受人類所控制的。做武器那是無敵的，可用來發電那多少有點異想天開了。
雖然不能成為有效能源的來源，但首顆氫彈的爆炸卻開啟了人類研究可控核聚變能源的研究之路。
從少數大國秘密研究到世界各國合作參與——ITER計劃
中國的“人造太陽”之路同樣始於上世紀50年代，至今已經將近70年。1956年，中國在錢三強等科學家的倡導下開始“可控的熱核反應”研究，1965年，中國專門研究核聚變能源開發的專業研究院在四川成都成立；1984年，我國核聚變領域的第一座大科學裝置——用於通過磁場約束核聚變的中國環流器一號（HL-1）在核工業西南物理研究院落成。
時間來到2006年，中國與美國、俄羅斯、歐盟、韓國、日本、印度一同簽署了全球最大的“人造太陽”——國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃。這意味着全世界主要持核國家和覆蓋人口近全球一半的幾大國家都共同聯合起來，群策群力地參與了到對核聚變這一未來能源的研究之中。
作為目前世界上規模最大的、影響最重要的國際能源合作項目，國際熱核聚變實驗堆計劃的建造需要至少整整十年的時間、五十億美元的資金，值得一提的是，這是1998年的五十億美元。這個龐大的實驗堆需要大約100萬個部件，和至少1000萬個零件，而自2006年草簽也就是正式執行之日起，各國都開始為了實驗堆的安裝而“在家”悶頭準備各自負責的部分。
在核聚變能源“人造太陽”項目上，中國為什麼最有希望
【1】中國負責的ITER項目核心部件已完成首件製造
中央電視台新聞中所提到的“冉冉升起”其實指的是由中國負責的國際熱核聚變實驗堆計劃的核心部件——增強熱負荷第一壁已經完成了首件全尺寸原型的製造。什麼是增強熱負荷第一壁？第一壁是指在核聚變中直接面對實驗堆內芯等離子體的真空室壁。它有多關鍵呢？第一壁能封閉等離子體，直接吸收等離子體釋放的20%能量。
大家都知道，核聚變實驗堆的溫度高達上億攝氏度，增強熱負荷第一壁的作用就是在距離反應堆一定距離的地方“容抱”等離子體上億度的超高溫，在經歷高溫輻射不融化的情況下還要保持性能——保證等離子體受強磁場約束在真空當中，持續地產生大規模反應。
如果沒有它的阻隔的話，實驗堆內芯氫離子體的噴濺輻射會造成極嚴重的腐蝕，外壁製造用材料什麼都無濟於事，只會被直接汽化。而連反應堆都無法隔離開來，就更別提控制核反應“人造太陽”了。
而這一件最關鍵的核心部件由中核集團核工業西南院完成製造，不僅比最初的設計要求更優秀，還實現了該部件的批量製造。目前，中國掌握的該項技術已經率先通過國際認證，這說明在此領域中國已經走在世界的前端位置。
【2】中國在ITER項目中的“保質保量”促進了組裝的進度
國際熱核聚變實驗堆計劃的規模還是十分龐大的，除歐盟以“團體”身份承擔了46%以外，其他的國家含中國在其中承擔了9%的工作，除了以上提到的難度賊大的“增強熱負荷第一壁”外，還涉及其他的設計、製造和建設任務。比如，中國承包了足有18個採購包的製造任務，參與到其中的高校、科研單位以及企業就有上百家。
可以說，中國在國際熱核聚變實驗堆計劃中扮演的角色不單單是重要而言，那叫舉足輕重。畢竟，是中國活生生地把實驗堆的組裝進度給拖了上來。
按原計劃，實驗堆早在2019年就應該組裝完成，沒停滯的話現在等離子體都已經不知道生產多少了。可是，疫情、政治加上各種突如其來的利益拉扯和意外，工期嚴重滯後，直到2021年7月，在法國總部的組裝才正式開始。
值得一提的是，就連這次終於到來的組裝，也是由實在看不下去了的中國與法國共同成立了中法聯合體，同原來的項目組織方簽訂協議：核心部件的製造與安裝都由我們中國來！搞快點！再按原計劃下去，黃花菜都涼透了！
果然，核心任務交給中國之後，速度“蹭蹭蹭”地加快。今年5月，呈放整個“人造太陽”設備的“杜瓦底座”完工，7月中國從4月就運出的2台核心內饋線部件抵達法國，整個計劃的成員國等待已久的實驗堆組裝終於開始。
而這期間，是中科院、中科大等等離子相關單位不管疫情、不管節慶都守在法國收貨，加班加點地趕才保證了進度。
仿佛一夜之間，中國就從後加入的“跟跑”成員國轉變成為了“領跑”的人。但是對整個國際熱核聚變實驗堆計劃而言，開始組裝還只是第一步，之後還有近乎20年的操作試驗時間。其中變數不可謂不大，起碼要是另外幾個國家還這樣掉鏈子的話，估計時間還得往後拖。
【3】ITER“人造太陽”項目，中國獲益匪淺
作為全球首個可控核聚變發電技術的商用實驗項目，ITER真的是匯集了世界各國的物理工程精英以及管理人才。許多人對此卻產生了一個新的疑問：這麼多國家參與，那成功之後的專利屬於誰？中國能分得一杯羹嗎？
中國在核聚變領域展現出一定的能力之後，正式地站上了世界的核聚變舞台。加入ITER項目後，更是用“增強熱負荷第一壁”打響了響亮的第一槍。而這一槍，真正將“核聚變第一壁”和“可控核聚變發電裝置”兩項關鍵技術打進了我們自己的口袋裡。毋庸置疑的是，這兩項技術是中國自主掌握的工藝和原理，其中涉及到的發明專利必然屬於中國申請。
而在專利之外，中國在ITER勤勤懇懇“打工”獲得的更多東西才是受益匪淺：如何實現氚元素在公斤級別的提取、分離、循環；如何實現氘、氚等元素從毫米到噸級遠程自動控制與操作；包括超高真空技術、超大型低溫技術等……而這些技術一旦獲知，中國將實現大邁步的跨越。
中國的“人造太陽”從來就沒有放在同一個籃子裡
【1】參加ITER前中國的“人造太陽”項目
中國積極加入ITER項目，一方面是確實因為參與更多才能學到更多，而另一方面也是因為中國在“人造太陽”項目上的技術的確已經出眾到了這幾大國家想要拉攏一起“搞事”的程度。
中國的第一個中型聚變研究裝置HT-7，是在前蘇聯解體後莫斯科的庫爾恰托夫研究所（原蘇聯科學院原子能研究院）贈送的托卡馬克T7的基礎上改進而來。說是改進都是謙虛的說法了，據說送來時和廢掉的破銅爛鐵差別不大，中國的核工團隊重新設計、改造，下了許多功夫才終於在1994年建成HT-7，因為建在中科院所在的安徽合肥，所以人送外號“合肥超環”。
“合肥超環”在1993年被12位國際核聚變科學家組成的評估小組一致認為是“發展中國家最先進的托卡馬克裝置”，中國也因此成為在俄國、法國和日本日之後第四個擁有超導托卡馬克裝置的國家。
在HT-7之後，中科院團隊想要製造出中國自主設計、自主研製並擁有完全知識產權的“托卡馬克”的決心越發明顯。因為HT-7的部分部件還是屬於前蘇聯才有的技術，一旦出現故障還是得請俄羅斯的專家來修。也是抱着這樣的決心，中國的團隊於2006年建成了“東方超環（EAST）”。
“東方超環”從誕生到現在打破了多項世界紀錄，包括但不限於實現加熱功率超過10兆瓦，等離子體儲能增加到300千焦，等離子體中心電子溫度達到1億攝氏度；以及在1億度超高溫度下運行了近10秒。這意味着，核聚變速度越快，產生的溫度越高，就越容易爆炸，釋放的能量也就越大。而且這種能源釋放是可以受到人類控制的，從物理以及工程基礎上而言，這是可以邁向商業用途的一大步。
【2】參加ITER後，中國的CFETR項目
無論是“合肥超環”還是“東方超環”，它們的建設都為核聚變領域培養了更多的人才以及累積更多的經驗。因此，在參與國際熱核聚變實驗堆計劃的同時，中國也在籌備自己設計的聚變工程實驗堆——CFETR。得益於在ITER“打工”的日子，我們學到了不少，也正準備用到自己的身上。
CFETR項目由國內的中科大、中科院等離子所、核工業西南物理研究院以及綿陽9院主導，多家高校及軍工企業所參與的，計劃在2035年前完成建設，2050年前完成試驗。
而與此同時，“東方超環”的實驗項目仍在繼續，率先實現了國際上百秒量級的高約束模式運行；由核西物院主持的“托卡馬克”——中國環流器二號M裝置也於2020年在成都建成並放電，如今離子體電流已突破 100 萬安培……在磁場的高約束模式下運行越快、電流傳輸越多，越能夠證明之後的磁約束情況下核聚變發電的安全性。
目前全球大部分國家都有自己的核聚變實驗裝置，例如俄羅斯的T-15，日本的JT-60U等，但唯有中國的聚變實驗堆是在將實驗與模型向現實與實用推進，這也正是中國核聚變實驗堆建設的意義——以建設商業聚變實驗堆為目標。
國內的物理工程領域有一個經久不衰的段子“實現可控核聚變永遠還要五十年”，人們每每看到相關的新聞說有了進一步突破時，也會說起這個梗“但願我這是最後五十年”。
雖然聽來有些悲哀，但主要有無數的核工人在殫精竭慮地為此努力，甚至“燃燒”自己，那每一點的進步就都算得上是希望。
人類對於核裂變反應利用率的研究也在近年來不斷增長，對於核聚變的剛性需求也在不斷顯現。這一切，都是中國乃至世界從未放棄“人造太陽”項目的原因。
參考資料：
陳科：“人造太陽”ITER核心部件首件中國製造完成，科技日報
唐琳：我國“人造太陽”裝置創造世界新紀錄，科學新聞. 2022,24(03)
羅旭：在中國點亮第一盞“聚變之燈”——記“中國青年五四獎章集體”的新一代“人造太陽”中國環流器二號M裝置研製團隊，國防科技工業. 2022,(06)
張宣：可控核聚變為何被稱為“終極能源”，新華日報
可控核聚變為何被稱為“終極能源”，科學大觀園. 2022,(02)
宋執權：中國與國際熱核聚變實驗堆組織合作建設世界最大“人造太陽”，南方能源建設. 2022,9(02)
人造太陽：中國走在世界前列，今日科技. 2020,(08)
國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃從建造階段邁入裝配階段，河南科技. 2020,(23)
中標ITER 中國企業為“人造太陽”裝“心臟”，中國高新科技. 2020,(01)
高敬：中國首批“人造太陽”磁體支撐產品正式交付，科技傳播. 2018,10(12)
我國成功研製國際熱核聚變實驗堆（ITER）大型超導磁體系統首個部件，機械製造. 2017,55(08)
