早在2022年10月19日，中国新一代“人造太阳”装置（HL-2M）的等离子体电流超过了100万安培，创造了中国可控核聚变装置运行的新纪录。

这标志着中国在“逐日”之路上，又向“开发清洁能源”的梦想迈进了一大步。

“人造太阳”是什么？为什么要建造“人造太阳”？这其中涉及到什么样的物理学原理？

中国新一代“人造太阳”装置

什么是“人造太阳”？

“人造太阳”不是建在天上的另一个太阳，而是科学家们在地球上建造的一座装置，它利用核聚变反应来源源不断地释放能量，为人类提供清洁、稳定的核聚变能。

“造太阳”的原料从哪里来？

原子是微观世界中极其重要的成员，由原子核和核外电子组成，核聚变是指两个较轻的原子核，如氘和氚，发生聚合反应而生成一个较重的原子核，释放出巨大的能量，即核聚变能。

爱因斯坦的质能方程E=mc2 打破了物质与能量的屏障，即使是很小的质量亏损，也可以释放出巨大的能量。

爱因斯坦

核聚变正是利用这一点发挥出了核力强大的潜能，但是这些能量如果在瞬间全部释放，将会具有极大的破坏性，所以在“人造太阳”装置中，需要将这些能量变得可控，从而缓慢地释放出核聚变能用以发电。

造个“太阳”有多难？

要实现受控核聚变反应，需要满足苛刻的条件，即聚变三乘积（等离子体温度、密度和能量约束时间的乘积）必须达到一定值，这一判据被称为劳森判据。

具体而言，需要非常高的温度（超过1亿摄氏度）、高密度以及足够长的能量约束时间，以便获得足够的动能发生碰撞，并增加核聚变反应的概率。

核聚变反应示意图

为此，科学家们最终决定将重心放在磁约束核聚变的方法上，其中“人造太阳”是一种托卡马克装置，由苏联科学家阿齐莫维齐在1954年发明，利用外加磁场将带电粒子约束在一个环形真空容器内。

“人造太阳”托卡马克装置

聚变界的“明日之星”

2020年12月4日，中国新一代“人造太阳”（HL-2M）装置建成并实现首次放电，这是中国磁约束聚变发展史上的一个重要里程碑，也是中国开展堆芯级聚变等离子体物理研究重要的试验平台，为中国深度参与国际热核聚变实验堆（ITER）计划及未来自主设计、建造聚变堆提供重要技术支撑。

该装置总高度8.39米，直径8米，主机总重470吨，等离子体大半径达到1.78米，小半径0.65米，等离子体体积达到国内现有装置2倍以上，等离子体电流能力提高到2.5兆安培以上，等离子体离子温度可达到1.5亿摄氏度，能实现高密度、高比压、高自举电流运行。

该装置成果入选2020年“中国十大科技进展新闻”，它将成为中国聚变界的“明日之星”，期待它持续不断地刷新中国可控核聚变研究装置一个又一个纪录，创造更多举世瞩目的成就。