中国的“人造太阳”，是世界上第一个“人造太阳”。中国的“人造太阳”，全称是“中国环流器二号M装置”，它可以像太阳一样发光发热。　但“人造太阳”至少满足“极高的温度”与“充分的约束”两个苛刻条件，才能实现核聚变反应永续进行，并为人类所应用。

根据国内媒体报道，中国核工业集团公司西南物理研究所所长段旭儒在2019年中国聚变能源大会上宣布，我国新一代的可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”（简称HL-2M），将于2020年投入使用。

据专家称，中国人造太阳的温度比真正太阳的温度还高，产生的能量更大。据悉，中国人造太阳的温度可以达到惊人的2亿度，是现在太阳温度的4倍。如果说夏天40度气温很难让人忍受，那么2亿度，意味着任何物体都会瞬间被气化。如果将人造太阳投入日常生活，今后不论春夏秋冬，黑夜变成白昼，老百姓及社会工业的耗电量也会大幅减少。

人造太阳产生的能量到底有厉害呢？

比如1升海水，通过聚变产生的能量相当于300升汽油。但是它的漂亮之处在于：反应后的产物无毒无害，仅仅是惰性气体氦，而且在运行的过程中，可以随时随地关闭。值得一提的是，其产生放射性废物或是发生不可控的局面之概率微乎其微。重要的是聚变反应所需要的元素大部分来自于海水，原料来源很容易。

假如人造太阳一旦真的投入应用，意味着社会将会进入到一个完全不一样的全新状态及水平，人类生活方式将会出现翻天覆地的变化。目前，中国在到太阳领域已经处于遥遥领先的水平。未来中国也会在人造太阳制造方面创造奇迹，在全球拥有更高的话语权。

什么是人造太阳？

人造太阳通俗讲，实际上就是核聚变反应堆，是利用太阳发光发热的原理人为制造出一个太阳。因为太阳本身就是一个巨大的核聚变反应堆，太阳内部有大量氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)。因此，太阳在高温高压的环境下，这些氘原子和氚原子不停地撞击而进行聚变反应，由此，产生了照亮整个太阳系的巨大热量。

值得一提的是，做到可控制的核聚变是非常困难的事情，包括传统发达国家美国、日本等都没想到过去掌握核聚变，但目前中国可控核聚变水平已是世界最高、稳定性最强的。因此，很多外媒报道说，中国这款“人造太阳”又拿下了一个世界第一。

人造太阳有一个全球计划（ITER）

人造太阳有一个全球计划——"国际热核聚变实验堆(ITER)计划"，它是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，建造约需10年，耗资50亿美元(1998)。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称"人造太阳"。

2003年1月，中国参加了ITER计划谈判，2006年5月，中国ITER谈判联合小组代表我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。这七方包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家，覆盖的人口接近全球一半。

2013年1月5日中科院合肥物质研究院宣布，"人造太阳"实验装置辅助加热工程的中性束注入系统在综合测试平台上成功实现100秒长脉冲氢中性束引出。

2018年11月，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克大科学装置EAST，实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破，获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件，朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步。

中国在托卡马克实验装置里程碑突破（人造太阳）

中国的超导托卡马克实验装置（EAST），2017年在全球首次实现了上百秒的稳态高约束运行模式，无疑这是里程碑式突破！为中国下一代核聚变装置的建设和国际核聚变清洁能源的开发利用奠定坚实的技术基础。

说起EAST的学名——大型非圆截面全超导托卡马克装置，几乎没多少人知道，若说起“人造小太阳”马上能够明白。

人造太阳热核聚变能量惊人。比如一个一百万千瓦电站需要50万吨煤，核电站需30吨核燃料，但同样级别热核聚变电站仅需要100公斤重水和锂，因此，相比目前的核电站，热核聚变是完全安全可控的，因为热核聚变产生的只是氦气，并且海水资源是无限的，同时又是清洁能源。

根据科学家测算，一升海水含有0.03克氘，产生的聚变能源相当于300升汽油，也相当于把一升海水”变成“三百升汽油。海水中共有超过45万亿吨氘，释放的能量够人类使用上亿年。

更重要的是，核聚变反应的产物是氦元素和中子，不产生任何有害物质，堪称完全清洁的能源。

所以，人造太阳能源被认为是未来人类终极能源。近50年，人类渴望把人造太阳惊人的能量持续不断、稳定地输送给电站，而托卡马克是实现这一“完美能源”的化身。

什么是托卡马克？

托卡马克最早是由苏联人发明的。最初是苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。

二战末期，前苏联和美、英各国曾出于军事上考虑，因此，一直在互相保密的情况下展开对核聚变的研究。研究中，几千万、甚至几亿摄氏度高温的聚变物质需要装在什么容器里，在当时一直是困扰科学家的的重大难题。

二十世纪五十年代初期，前苏联科学家提出了托卡马克的概念。

托卡马克( T OKAMAK)在俄语中是由“环形”、“真空”、“磁”、 “线圈”几个词组合而成，是一种形如面包(多纳)圈的环流器，依靠等离子体电流和环形线圈产生的强磁场，将极高温等离子状态的聚变物质约束在环形容器里，以此来实现聚变反应。

在托卡马克的中间，是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。

相比其他方式的受控核聚变，托卡马克拥有很多的优势。比如1968年8月在苏联新西伯利亚召开的第三届等离子体物理和受控核聚变研究国际会议上，阿齐莫维齐宣布在苏联的T-3托卡马克上实现了电子温度 1 keV，质子温度 0.5 keV，nτ=10的18次方m-3.s，这是受控核聚变研究的重大突破，一时间在全球掀起了一股托卡马克的热潮，世界各国相继建造或改建了一批大型托卡马克装置。

其中比较著名的有：美国普林斯顿大学由仿星器-C改建成的 ST Tokamak、美国橡树岭国家实验室的奥尔马克、法国冯克奈-奥-罗兹研究所的 TFR Tokamak、英国卡拉姆实验室的克利奥(Cleo)、西德马克斯-普朗克研究所的 Pulsator Tokamak。

中国在2006年9月28日，耗时8年及耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的新一代热核聚变装置EAST首次成功完成放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。EAST成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。

值得一提的是，虽然托卡马克最早是苏联人的发明，但上世纪90年代初，中国当时却用400万人民币生活物资，向前苏联换来了当时价值1800万卢布的托卡马克装置。

中国花了一年半的时间把托卡马克全部拆掉，又用了两年的时间把它装起来，并在这上面做了大量的实验。可贵的是，世界上其他国家都做到几秒钟，而中国在这个装置上做到了在1000万摄氏度上持续60秒放电！

热核聚变能够产生上亿摄氏度高温的等离子体，比太阳中心部的温度还要高五六倍，因此，它跟周边的材料是强相互作用，在控制上，必须非常精确，甚至于精确到零点几个毫米和零点几个毫秒以下，否则的话会酿成大祸，因为只要一偏心，碰什么烧什么。

怎么才能真正实现制造“人造太阳”？

科学家们想了一个办法，就是把一团上亿摄氏度的等离子体火球，用磁场把它悬浮起来，尤其是跟周边的任何容器材料都不接触，这时候就可以对它加热、控制，进而实现“人造太阳”。

因为托卡马克产生磁场的线圈是用常规的铜线做的，所以，消耗大量的能量，采用超导技术就比较容易得到聚变能量。在托卡马克的基础上，中国中科院等离子体所科研人员仅仅用10年时间，就自主设计和建造出世界上首个全超导托卡马克装置EAST。

中国的全超导托卡马克(EAST)，也叫东方超环，是中国“人造太阳”的国家大科学装置。“东方超环”EAST是全球第一个全超导非圆截面核聚变实验装置，集中了超高温、超低温、超大电流、超强磁场和超高真空等多项极限。

中国人造太阳“从设计到建设，都是自己制造，整个项目的国产化率达到90%以上，自研率在70%以上，同时还取得了68项具有自主知识产权的技术和成果。中国成为继俄、法、日之后第四个拥有超导托卡马克装置的国家。

”东方超环“创造了核聚变的世界纪录

由于氘核与氚核间发生聚变反应时，温度须达到5000万摄氏度以上。另外，将高温等离子体维持相对足够长的时间，才能充分发生聚变反应，释放出足够多的能量。

1）2017年7月，“东方超环”在世界上首次实现5000万度等离子体持续放电101.2秒的高约束运行，实现了从60秒到百秒量级的跨越，创造了核聚变的世界纪录。

2）2018年11月，“东方超环”首次实现加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦。在电子回旋与低杂波协同加热下，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件。

3）2018年在首次实现1亿度温度情况下，但这一次“东方超环”将1亿度维持了近10秒钟，再获重大突破。

除“东方超环”之外，由中核集团核工业西南物理研究院承建的新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”也在加快建设中。该装置预计2020年将投入运行。

值得一提的是，这一装置采用了更先进的结构与控制方式，等离子体温度有望超过惊人的2亿摄氏度。

中国为什么要搞“人造太阳”？

一、地球资源是有限的，并非取之不尽，用之不竭，终究有一天资源会被消失殆尽。如果按地球上石油资源的储存量来看，仅仅只够人类继续使用大约150年到200年左右的时间。太阳能同样如此。 因此，人口过剩导致的地球资源问题已十分突出，人类寻找新能源势在必行，因此，不能等到地球资源枯竭的那一天，否则人类命运面临着生存囧境。

二、不计后果的开采，经让地球不堪重负。由此，科学家们想到了人造资源的方式，制造绿色的能源来代替不可再生的能源。中国是一个能源大国，每年能耗达数十亿吨标煤。由于条件限制，在长时间内我国能源生产都将以煤为主，占比一度高达70%。为长期可持续发展，必须尽快采用可靠的非化石能源，就像核裂变或核聚变能、太阳能、水能等，以此来替代大部分煤及石油的消耗，就是在地球资源能源消耗殆尽前，必须要找到可以代替的新能源，自造太阳代替天空中的太阳。

三、在人造太阳实施之前，人造一模一样的太阳，无异于异想天开，没有想到的是，中国人造太阳已简单成型，并且更加环保，更加节能。目前，人造太阳经过测试，其温度可达到太阳的7倍，一旦正式被投入使用，将为中国的大部分地区提供人造电力，且人造太阳所蕴含的能量够我们生活100一年，即使太阳消失了，人类在地球上仍然能安然无恙地生存下去。

中国参加ITER历程及成绩

中国核聚变研究起步很早，从1958年起已60多年。我国的核聚变研究和国际水平相比存在较大差距。2007年，中国正式参加了国际热核聚变实验堆（ITER）计划，这是中国参加最大的一个国际合作项目，ITER是目前世界上最大磁约束核聚变装置，也是第一个可以称为堆的磁约束聚变研究设施，需要各国同心协力，才能实现目标。

该装置按计划建成时间是2025年。在这个国际合作平台上，中方承担了其中约9%的部件研发与制造任务，取得了多项重要进展，某些方面已达到国际领先水平。

比如中核集团核工业西南物理研究院牵头成功研制的超热负荷第一壁部件在国际上率先通过权威机构认证；比如与东重及贵州航天新力共同研制了ITER首个全尺寸包层屏蔽模块原型件，在聚变堆核心工程技术上取得重大进展。值得一提的是，中国在采购包任务的执行进度与完成情况，在 ITER计划七方中处于前列，为推进ITER建设作出了重要贡献。

ITER建成后将逐步开展聚变燃烧等离子体等实验研究，下一步是建示范堆、商用堆。本世纪中叶用上聚变能（人造太阳能源）是世界各国共同的梦想。

中国几乎在每一项技术都逼近了极限。

实现热核聚变，就意味着要把氘、氚的等离子体瞬间加热到1亿摄氏度，并至少持续1000秒，才能形成持续不断反应。而这正是“东方超环”EAST的目的。因此，达到上亿摄氏度和零下269摄氏度，每一个极限都是高、精、尖难题、意味着挑战人类及科学极限。

在传导、对流、辐射时会造成能量的损失，因此，为了最小的辐射损失，就必须全部用真空。中国的设备采用五层真空，并做成最大的“保温杯”，从而实现了一亿摄氏度和零下269摄氏度所谓“冰火两重天’的结合”。为了获得更长的放电时间，几乎所有技术都达到极致。

与全球规模最大的能源合作项目——国际热核聚变实验堆计划（ITER）相比，在当时，中国的EAST只有其1/4大小。麻雀虽小，五脏俱全，事实上，EAST的成功经验已经推动着ITER的建设。比如中国研制出可通过90千安电流的高温超导电流引线，使得ITER制冷电耗每年减少2/3以上。

加工的难度在于材料。控制上亿摄氏度的等离子体，第一层屏蔽层重量就达8000吨。根据统计，环形导体每一根价值都在3000万元人民币以上，外表看起来非常普通的导管，每根线管里都是1000根头发丝一样细的导线拧成的超导电缆。

这些超导线是EAST和ITER的“生命线”。地球上再耐热的材料也会被核心区1亿摄氏度的聚变反应烧化，要让反应产生的等离子体和装置内壁保持一定的距离，就离不开这些超导线。并且这些导线每秒可以通过6万安培的电流，产生10万高斯的磁场，形成一个强大的“电磁笼“，相当于把等离子体悬浮起来，比如磁悬浮列车的道理。

根据ITER计划的部署，2007-2025年为建造阶段；2026-2037年为运行阶段；2037-2042年为去活化阶段，预计2050年左右实现核聚变能商业应用。