1.17億攝氏度！中國最大、最先進(jìn)的“人造太陽”——環(huán)流三號(hào)（HL-3）托卡馬克裝置，已成功實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)巨大成就：其等離子體離子溫度首次突破1億攝氏度大關(guān)（10.1 keV），能量“保溫”效率已接近點(diǎn)燃核聚變反應(yīng)堆的門檻！

這一重大突破的意義，遠(yuǎn)不止是刷新一個(gè)溫度數(shù)字。它標(biāo)志著中國在磁約束核聚變領(lǐng)域，已經(jīng)掌握了模擬未來聚變堆“燃燒”狀態(tài)下的關(guān)鍵物理機(jī)制。該成果由位于成都的核工業(yè)西南物理研究院（SWIP）團(tuán)隊(duì)在中國核工業(yè)集團(tuán)（CNNC）的主導(dǎo)下取得，在全球聚變能研究領(lǐng)域投下了一顆重磅炸彈。

你要在地球上造一個(gè)太陽。你該怎么做？首先，你需要一個(gè)“瓶子”，一個(gè)能裝下1億度高溫等離子體（物質(zhì)的第四態(tài)）的瓶子。但地球上沒有任何材料能承受這種溫度。于是，科學(xué)家們想出了一個(gè)絕妙的主意：用磁場(chǎng)造一個(gè)無形的“甜甜圈”形瓶子。這就是“托卡馬克”裝置。環(huán)流三號(hào)（HL-3）就是中國目前最強(qiáng)、最靈活的那個(gè)“瓶子”。

但問題來了。把東西加熱到1億度很難，但更難的是讓它保持高溫，因?yàn)闊崃靠偸窍肱艿舻摹６鳫L-3的成就，牛就牛在它加熱的“姿勢(shì)”很特別。

報(bào)道稱，這是在一種“特殊操作模式”下實(shí)現(xiàn)的：等離子體中的“離子”溫度，被加熱到“電子”溫度的兩倍。

這聽起來有點(diǎn)反直覺，但它恰恰是走向聚變的關(guān)鍵一步！在未來的聚變發(fā)電站里，當(dāng)氘和氚“燃燒”時(shí)，產(chǎn)生的新阿爾法粒子（就是氦原子核）主要就是給“離子”加熱的。所以，HL-3等于完美預(yù)演了未來聚變堆芯的“自持燃燒”狀態(tài)。它證明，我們不僅能生火，還能控制火是怎么燒的。

那么，環(huán)流三號(hào)是如何做到這種牛逼控火的呢？答案是兩手抓，兩手都要硬。

第一手是“猛火”——中性粒子束注入（NBI）系統(tǒng)。你可以把它想象成一個(gè)“原子炮”，以高達(dá)5兆瓦（500萬瓦）的功率，將高能原子束轟入等離子體中，精準(zhǔn)地把能量傳遞給離子，實(shí)現(xiàn)“偏心”加熱。

第二手是“神功”——磁場(chǎng)“乾坤大挪移”。光加熱不行，還得“保溫”。工程師們使用了一種特殊的磁場(chǎng)配置，即“磁場(chǎng)線的位移”，在等離子體內(nèi)部形成了熱量損失急劇減少的區(qū)域。這就是傳說中的“輸運(yùn)壘”。

這還不是最牛的。HL-3還一口氣造出了兩個(gè)“保溫層”：一個(gè)在內(nèi)部，一個(gè)在外部。就像穿上了一件“貼身保暖內(nèi)衣”，外面又套了一件“防風(fēng)沖鋒衣”。這就是“雙輸運(yùn)壘”模式，能量想跑都難！

如果說“雙保溫層”已經(jīng)讓你震驚，那接下來的數(shù)據(jù)才是真正的“凡爾賽”。

報(bào)道中還提到一個(gè)驚人的細(xì)節(jié)：即使當(dāng)?shù)入x子體進(jìn)入一個(gè)更平靜的“L模”（低約束模式）狀態(tài)時(shí)，其離子溫度仍然被保持在了9.4 keV——這依然約等于1億攝氏度！

這是什么概念？L模就像是“保溫”效果較差的默認(rèn)狀態(tài)。全世界的托卡馬克都在追求進(jìn)入“H?！保ǜ呒s束模式），也就是打開“外部沖鋒衣”的模式。但H模天生“脾氣”不好，容易發(fā)生一種叫“邊緣局域?！保‥LMs）的劇烈能量噴發(fā)，從而損傷反應(yīng)堆。

而HL-3的這個(gè)9.4 keV數(shù)據(jù)，等于是在炫技：我光靠“貼身內(nèi)衣”（內(nèi)部輸運(yùn)壘），就能保持1億度高溫。這意味著它可能找到了一條繞開H模不穩(wěn)定性、實(shí)現(xiàn)高性能穩(wěn)定運(yùn)行的康莊大道。這簡(jiǎn)直就是給未來的聚變電站上了一份夢(mèng)寐以求的“雙保險(xiǎn)”。

當(dāng)然，通往“終極能源”的道路上還有兩大攔路虎：如何高效排出多余的熱量，以及如何長期保持穩(wěn)定。HL-3的下一步，就是解決這個(gè)“排熱”問題。

它將測(cè)試兩種全新的“排氣管”——“雪花”偏濾器和“三腳架”偏濾器。它們是HL-3真正的核心使命之一，旨在馴服聚變能的“熱浪”，保護(hù)反應(yīng)堆安全。

順便一提，科學(xué)家們?yōu)榱烁?xì)地操控這個(gè)龐然大物，甚至給它配上了一個(gè)“數(shù)字孿生”系統(tǒng)，代號(hào)“超級(jí)眼”。從2024年11月開始，這個(gè)系統(tǒng)就在實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)堆真空室的“烘烤”過程，確保這個(gè)“甜甜圈”瓶子在點(diǎn)火前處于完美狀態(tài)。

環(huán)流三號(hào)的1億度，不是一個(gè)終點(diǎn)，而是一個(gè)高能物理實(shí)驗(yàn)的起點(diǎn)。它不是在比拼誰的“火”燒得更旺，而是在探索誰能把“火”控得更穩(wěn)、更久、更接近實(shí)用。

從“雙保溫層”到“L模超高溫”，HL-3正在用硬核實(shí)力，為全球的ITER計(jì)劃和中國自己的聚變工程試驗(yàn)堆（CFETR）披荊斬棘。那個(gè)傳說中永遠(yuǎn)再等20年的終極能源夢(mèng)想，可能正變得前所未有的清晰。

參考文獻(xiàn)：

neimagazine.com. HL-3 tokamak sets plasma record - Nuclear Engineering International

swip.ac.cn. [HL-3]Brief introduction

globaltimes.cn. China's latest artificial sun launches new round of physical experiments, incorporating 'super eye' for the first time

swip.ac.cn. China's latest artificial sun launches new round of physical experiments, incorporating 'super eye' for the first time

the-innovation.org.China’s HL-3 tokamak achieves H-mode operation with 1 MA plasma current