未来“太阳”——梦想照进现实

“我最大的梦想就是在我的有生之年，能够有一盏灯被核聚变点亮，这盏灯一定要在中国合肥。”这是中国工程院院士李建刚五年前在中央电视台《开讲啦》节目中许下的愿望。五年后的今天，在中国科大附中的孩子们面前，李建刚“修改”了曾经的表达：“过去我认为这是有生之年不一定看得到的，所以叫做‘梦想’，而现在，新的时代和机遇给了我们绝佳的舞台。我相信十年之内，一定能看到有一盏灯在咱们合肥被核聚变点亮。”

2月22日，李建刚院士受“墨子沙龙”的邀请，面向中国科大附中的高中生们，讲述了他心中的“太阳”。

能源问题是关乎文明发展的全人类共同的问题

无论是国外的科幻大片《钢铁侠》还是国内的春节黑马《流浪地球2》，都不约而同地出现了同样的终极能源解决方案——核聚变。事实上，发展、利用核聚变技术，解决人类未来的能源问题，是一项全人类需要共同面对的课题。为这一课题贡献四十载的李建刚院士，对“人类命运共同体”的理解，可能比大多数人都深刻。

人类虽然拥有漫长的文明史，但是对化石能源的大量利用是近两千年的事，尤其是进入工业社会，化石能源加速消耗，可以预见，未来的100到300年，化石能源必然枯竭，人类的文明想要继续发展，必须寻找新的能源。

其中，核聚变是公认的最佳解决方案，它具备固有安全性，即使发生事故，反应立刻停止；它的反应产物十分清洁，是“碳中和”背景下的必然选择；它的原料来源广泛，原料利用率高，相对于人类文明的时间尺度来说，可以认为“取之不尽，用之不竭”。

在能源安全和碳中和两大背景下，聚变能已成为大国竞争的战略焦点 。

李建刚院士在墨子沙龙

“人造太阳”两大难——“点火”难，“维持”亦难

核聚变虽好，实现却不易，“点火”和“持续燃烧”是人类必须攻克的两大山头。

核聚变总被称作“人造太阳”，之所以有这个“昵称”，是因为太阳的能量来源就是核聚变。人类理想中的“小太阳”，就是希望在地球上造出可控的、可以持续输出能量的、经济效益可观的核聚变装置。从上世纪50年代开始，全世界科学家为之奋斗了几十年。

“太阳”的燃烧，核心温度高达上亿度，自然不能使用普通容器，必须用强磁场将其约束起来，托卡马克就是这样一个容器，它最早由前苏联人在上世纪50年代发明，很快，我国就在四川乐山建立了中国最大的磁约束聚变基地，由中国核工业西南物理研究院提出，并组织设计实施。

上世纪90年代，苏联已经着手开发第二代托卡马克，有意把第一代装置送给其他国家，在时任中科院等离子体物理研究所所长的霍裕平院士的领导下，我国用400万人民币的生活用品交换了前苏联的一台 T-7 的半超导托卡马克，经过拆解、重装、改造，建成了我国第一个托卡马克，并在其上取得了一系列优于苏联的实验成果，也培养了包括李建刚在内的一批科学家。

如今，在中国的若干成功运行的托卡马克中，最亮眼的莫过于中国自主设计的东方超环EAST，它依旧位于合肥科学岛上的中国科学院等离子体物理研究所，是世界上首个全超导托卡马克核聚变实验装置，由我国自主设计、研制并拥有完全知识产权。超导托卡马克是磁约束聚变发电的必由之路，利用电阻为零的特性，避免了维持强磁场所需的巨大能量消耗，使得维持燃烧和长时间发电成为可能。李建刚院士形容超导托卡马克之路“难于上青天”，超导CICC及磁体技术、总控及数采系统 、2kW/4.5K 大规模低温制冷系统、超高真空系统等一系列重大技术难关被我国科学家一一克服。2006年9月26日，EAST成功获得等离子体；2021年12月，EAST实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间。EAST多次创造高约束等离子体稳态运行世界纪录，在稳态高性能方面处于国际领先。

要独立自主，也要广泛合作

如果说EAST是我国科学家独立自主“种太阳”的体现，“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”则代表人类通过广泛深入的合作共同实现人造太阳的梦想。在参与建设的七方中，我国进度处于七方之首，同时，一大批企业得到迅速发展、自主创新能力得到极大提高，聚变已经成为高新技术应用与转化的摇篮。

与此同时，EAST也敞开大门，对世界开放、与全球共享，持续推动围绕EAST装置开展的金砖国家聚变合作计划。

李建刚院士的四十年研究生涯正是中国磁约束核聚变实现了从跟跑、并跑到部分领跑的跨越发展的40年，未来，李建刚有信心解决等离子体燃烧高效点火和稳态维持及安全控制等科学和工程问题，让核聚变点亮中国的一盏电灯。

如果说“托克马克”是李建刚核聚变事业的“太阳”，那么，在李建刚心里，还有一个美好的“太阳”——“善良和互助是根植于人类心中的文明内核，核聚变可以帮助人类摆脱资源匮乏带来的灾难和战乱，人类可以在解决能源危机的过程中互帮互助，这些都是文明发展的趋势，也是‘人类共同体’的应有之义”。

（本次活动由墨子沙龙、中国科学技术大学附属中学主办，中国科学技术大学教育基金会协办。）

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