可控核聚變，俗稱人造太陽(yáng)，全名為全超導(dǎo)托克馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，我們中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域最近獲得了全新的突破，成功實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造了托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行新的世界紀(jì)錄，這實(shí)際上是很科幻的一幕，也很讓人興奮，我們知道實(shí)際上我們地球萬(wàn)物生長(zhǎng)，不管是一個(gè)大樹，還是一顆小草，所依賴的光和熱，都來(lái)源于太陽(yáng)核聚變反應(yīng)或釋放的能量。所以也通俗的稱這個(gè)核聚變裝置為“人造太陽(yáng)”。

那么，支撐這種聚變反應(yīng)的燃料是什么呢？答案就是氘，氘在地球上儲(chǔ)量非常非常的豐富，這可能也是大自然的一種巧合，正是因?yàn)樘?yáng)的燃燒也需要用到它，所以整個(gè)太陽(yáng)系里面氘的含量還比較豐富的，目前的估算，如果人類以現(xiàn)有的技術(shù)水平利用氘，可能夠我們用上百億年，所以很多人就圍繞這個(gè)氘展開(kāi)了想象，假如說(shuō)我們未來(lái)真能夠用氘，來(lái)制造人造太陽(yáng)，那么人類就能夠徹底實(shí)現(xiàn)能源自由了。

我們小時(shí)候唱過(guò)兒歌，現(xiàn)在小朋友好像不怎么唱，種太陽(yáng)，一個(gè)種在南極！一個(gè)種在北極！好像這么唱，那真到時(shí)候我們可以全球到處種太陽(yáng)，哪里的熱不夠，哪里的電不夠，種一個(gè)就有了。實(shí)際上，目前人類想來(lái)想去，能夠一次性解決能源枯竭問(wèn)題，解放人類生產(chǎn)力的方向就是這個(gè)核聚變。而嚴(yán)格來(lái)說(shuō)就是這五個(gè)字“可控核聚變”，但如果是“不可控核聚變”呢，不可控核聚變實(shí)際在上世紀(jì)人類已經(jīng)研究出來(lái)了，那就是氫彈。

五大常任理事國(guó)，為什么是常任理事國(guó)？為什么叫五大？因?yàn)槟軌蛘莆諝鋸椀膰?guó)家數(shù)量比較有限，到現(xiàn)在可能數(shù)量多一些，但也依然有限，而且問(wèn)題在于，你有了氫彈又怎么樣呢？氫彈它是不可控的，炸完就沒(méi)了，那可控就是把氫彈給約束住，把一個(gè)等同于氫彈的材料，把它放在一個(gè)特殊的這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)里，讓它緩緩的，慢慢的，穩(wěn)定的釋放出來(lái)。但這是目前一個(gè)非常非常大的難題。為了能夠?qū)崿F(xiàn)這樣一個(gè)可控，最早科學(xué)家們著手研究的時(shí)候就說(shuō)：人類可能需要50年。當(dāng)然現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入第二個(gè)50年了，第二個(gè)50年完了，會(huì)不會(huì)到第三個(gè)50年還沒(méi)研發(fā)出來(lái)，咱誰(shuí)也不清楚，但目前來(lái)看，我們這個(gè)1.2億攝氏度100秒，可以說(shuō)是邁出了很大的一步，很不容易。那么不容易在哪？首先就是這個(gè)核聚變，你用什么容器來(lái)把它約束住呢？要在地球上利用核聚變能量的話，實(shí)際上最麻煩的就是高溫，目前人工控制條件下，等離子體的溫度，需要達(dá)到1億攝氏度以上，但是你只有把它變成這個(gè)等離子體，你才能夠利用它的能量，1億多度，目前沒(méi)有任何材料能耐到這個(gè)高溫。

我們?nèi)祟惸壳鞍l(fā)現(xiàn)的這個(gè)鎢，這是地球上最耐高溫的金屬材料，它的融化溫度也就3000來(lái)度，還不到它的零頭，所以實(shí)際上是沒(méi)有任何東西可以直接接觸的，那怎么辦？科學(xué)家們提出很多思路，目前來(lái)看，可能最主流的，也是最廣泛投入的就是早年蘇聯(lián)科學(xué)家提出的這個(gè)“托卡馬克”方案，這個(gè)“托卡馬克”其實(shí)是個(gè)俄語(yǔ)，意思是“磁線圈環(huán)形真空式”，就是用一個(gè)強(qiáng)的環(huán)形磁場(chǎng)來(lái)約束這個(gè)等離子體，它是通電的時(shí)候，托克馬克內(nèi)部會(huì)有一個(gè)巨大的螺旋形磁場(chǎng)，然后就會(huì)把里面的這個(gè)等離子體加熱到很高很高的溫度，因?yàn)樗写艌?chǎng)，甚至它可以叫是一個(gè)磁籠子，你看不見(jiàn)摸不著，它也不接觸什么東西，所以也就不怕高溫了，只有它能夠把這個(gè)極高溫的等離子體約束在空中，這樣就能達(dá)到可控核聚變的目的，畢竟我們不是太陽(yáng)，太陽(yáng)內(nèi)部它因?yàn)橛袠O大的壓力，我們地球上形成不了那么大壓力，就只能靠更高的溫度了。

目前呢，也不是說(shuō)只有托卡馬克這一條路可走，包括也有其他的一些說(shuō)法，比如說(shuō)用這種激光的，用這個(gè)超強(qiáng)的激光，在極短的時(shí)間內(nèi)去輻照靶板，也有可能產(chǎn)生巨變，但是相比較來(lái)說(shuō)，目前還是公認(rèn)托克馬克它的這個(gè)路線似乎更好走一些，更成熟一些，也比較領(lǐng)先一些，公認(rèn)它還是最有可能率先成功的一條可控核聚變方式，那么怎樣衡量一個(gè)托卡馬克裝置的規(guī)模呢？就是看它個(gè)兒，個(gè)兒越大，說(shuō)明它產(chǎn)生的這個(gè)聚變能量就越大，它只有大到一定規(guī)模了，它才能夠真正的開(kāi)始輸出這種人類可以用的能源，不然太小了，那輸出沒(méi)什么意義，我們國(guó)家實(shí)際上也是很早就開(kāi)始了這方面研究，在1965年就在四川建成了這個(gè)西南物理研究所，現(xiàn)在改名了，現(xiàn)在叫西南物理研究院了，屬于這個(gè)中核集團(tuán)，核工業(yè)下面的，實(shí)際上我們起步是很早的，也就說(shuō)我們已經(jīng)堅(jiān)持了不止50年，1965年成立的西南物理研究所，到現(xiàn)在已經(jīng)是57年了，第一個(gè)50年已經(jīng)過(guò)完了，那現(xiàn)在第二個(gè)50年，在這些過(guò)程中，實(shí)際上我們國(guó)家一直就跟國(guó)際上可控核聚院領(lǐng)域，基本保持同步的這樣一個(gè)水平，說(shuō)這個(gè)我們其實(shí)是臉上有光的，一直都還算是比較領(lǐng)先，在上世紀(jì)70年代，我們國(guó)家當(dāng)時(shí)就打算建一個(gè)世界領(lǐng)先水平的這種大型熱核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，后來(lái)就把這個(gè)裝置選擇放在現(xiàn)在的合肥，為什么要放在合肥呢？這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)中科院電工所，實(shí)際上在更早的一些年份，當(dāng)時(shí)在合肥建成了一個(gè)非常大型的儲(chǔ)能電感裝置，當(dāng)年叫八號(hào)電感，這個(gè)電感裝置它能夠給熱核聚變裝置提供強(qiáng)大的脈沖電源。說(shuō)白了吧，就相當(dāng)于你要把它點(diǎn)火，你得有一個(gè)很厲害的東西才能點(diǎn)得著，所以當(dāng)時(shí)這個(gè)策劃中的托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置也就此命名叫八號(hào)裝置，整個(gè)工程要申請(qǐng)立項(xiàng)，當(dāng)時(shí)就叫八號(hào)工程，這八號(hào)工程當(dāng)年還是挺不容易的。

在上世紀(jì)90年代，我們當(dāng)時(shí)用了無(wú)數(shù)的這個(gè)我們的這個(gè)輕工產(chǎn)品，生活物資，找蘇聯(lián)換了一臺(tái)這個(gè)“半超導(dǎo)托卡馬克”裝置，但是它只是個(gè)“半超導(dǎo)托卡馬克”裝置，所以我們還需要把它再進(jìn)行改進(jìn)，但是你再想去買各種設(shè)備，實(shí)際上沒(méi)有那么多錢了，買不起，當(dāng)時(shí)我們經(jīng)濟(jì)比較困難，所以實(shí)際上是我們那個(gè)時(shí)候的科研人員，依靠自己的這個(gè)聰明才智，把當(dāng)時(shí)買來(lái)的這個(gè)半超導(dǎo)拓克馬裝置進(jìn)行了一個(gè)根本性的改造，而且改造比較成功，先后建成了好幾套這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，到了1994年，當(dāng)時(shí)我們國(guó)家第一個(gè)裝置叫合肥超環(huán)，就是HT7。這是我們國(guó)家第一個(gè)圓截面超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置研制成功，一下子就把我們國(guó)家推到了世界前四，我們就成為了世界第四個(gè)擁有超導(dǎo)托卡馬克裝置的一個(gè)國(guó)家，那也是我們國(guó)家可控核聚變或者說(shuō)托卡馬克裝置的一個(gè)重要的里程碑，是我們投入運(yùn)行的第一個(gè)超導(dǎo)脫卡馬克裝置，后來(lái)相關(guān)專家評(píng)價(jià)也都非常非常的高，那是上世紀(jì)的事情了。這個(gè)HT7到2013年的時(shí)候才正式被批準(zhǔn)退役，這個(gè)也是一個(gè)很傳奇的事，是我們國(guó)家第一個(gè)獲批退役的大科學(xué)工程裝置。

這些年我們談?wù)摰倪@個(gè)所謂的east又是什么呢？Fast大家都知道是貴州天眼， east實(shí)際上它是一串英文的縮寫，叫全超導(dǎo)托卡馬克裝置，可控核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，這個(gè)是1998年我們國(guó)家通過(guò)的這個(gè)九五重大科學(xué)工程的一個(gè)立項(xiàng)的縮寫。2000年正式開(kāi)始建設(shè)，east最大創(chuàng)新點(diǎn)就跟之前那個(gè)HT7，也就合肥超環(huán)不同的是什么呢？就是把這個(gè)全超導(dǎo)和非原截面結(jié)合起來(lái)，然后要讓它產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)態(tài)的同時(shí)，是以先進(jìn)模式運(yùn)行一個(gè)等離子體，強(qiáng)調(diào)的就是要讓我們的研究人員能夠?qū)ο嚓P(guān)的一些更具體的事情進(jìn)行更深入的研究，哪些問(wèn)題呢？包括這個(gè)約束改善，粒子疏運(yùn)，能量平衡，然后還有功能材料等等，都是一些重大的物理問(wèn)題。這個(gè)最大的難點(diǎn)是什么？就是它很先進(jìn)，因?yàn)樗南冗M(jìn)都是體現(xiàn)在物理上的，所以就帶來(lái)了工程上的巨大的挑戰(zhàn)，就是這些東西以前都沒(méi)造過(guò)，別說(shuō)我們了，國(guó)際上沒(méi)有任何一個(gè)國(guó)家研制和建造過(guò)這種全超導(dǎo)托克馬克裝置，當(dāng)年從蘇聯(lián)買的也是個(gè)“半超導(dǎo)”的，當(dāng)時(shí)整個(gè)聚變工程技術(shù)，包括超導(dǎo)工業(yè)也很薄弱，大型的超導(dǎo)磁體，大型低溫系統(tǒng)，我們實(shí)際上都沒(méi)造過(guò)，其它國(guó)家也沒(méi)制造過(guò)，怎么辦？自己來(lái)吧，就對(duì)工藝設(shè)計(jì)、材料提出了極高的要求，然后一關(guān)一關(guān)的過(guò)。有多高的要求呢？它要同時(shí)能承載大的電流，強(qiáng)的磁場(chǎng)，超高溫，還有超低溫、高真空、高絕緣等等，這樣一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境，它同時(shí)都能滿足。在這個(gè)裝置里，它的聚變中心等離子體溫度，是1億攝氏度還往上。而線圈里的溫度呢，因?yàn)樗浅瑢?dǎo)體，那就是零下269度。所以可以說(shuō)那是超級(jí)“冰火兩重天”。一邊是基本上接近絕對(duì)零度，而另外一邊又是1億多度，這也太夸張了！真是佩服這些科學(xué)家，在不懈的努力下，還真把這些技術(shù)一個(gè)一個(gè)的給攻破了，而且填補(bǔ)了很多很多國(guó)內(nèi)的空白，你包括east所需的全部的超導(dǎo)磁體，就是我們自己把它給突破的。

拿到了這個(gè)大型超導(dǎo)磁體的一些關(guān)鍵的制造技術(shù)，然后還建造了我國(guó)最大的這種氦低溫系統(tǒng)，那個(gè)制冷的能力極其厲害，特別要說(shuō)一下這個(gè)制冷，這個(gè)制冷實(shí)際上同時(shí)也很重要，為什么呢？因?yàn)槔涞揭欢ǔ潭认?，有一些材料，它的電阻就?huì)變?yōu)榱?，就是所謂的超導(dǎo)，而且除了超導(dǎo)以外，還有一個(gè)就是有些材料在特定的溫度下，它會(huì)出現(xiàn)超流，就是流阻為零，這個(gè)液氦，在溫度降到零下271度的時(shí)候，它就會(huì)成為叫超流氦，就是流阻成零?？茖W(xué)家做過(guò)一個(gè)演示，杯子里的液氦，它自己沿著杯子壁就流到杯子外面去了，這是非常奇特的一些現(xiàn)象，但是它非常非常的重要，因?yàn)槿绻軌驅(qū)崿F(xiàn)這種超流氦的話，這種大型的制冷裝備能夠用在很多很多領(lǐng)域，包括海資源的開(kāi)采，包括航空工程，包括一些大科學(xué)裝置，都會(huì)受益匪淺。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)是大型低溫制冷設(shè)備的一個(gè)使用大國(guó)，我國(guó)每年需要采購(gòu)不少這種低溫制冷裝置，尤其是一些大型的，如果沒(méi)有相關(guān)技術(shù)的這種設(shè)備的話，就只有進(jìn)口，那就等著挨宰吧，這個(gè)領(lǐng)域我們是在2015年開(kāi)始啟動(dòng)突破的，然后很順利，今年就在前幾個(gè)月實(shí)現(xiàn)了突破，終于研制出了一個(gè)技術(shù)指標(biāo)非常高的一個(gè)大型的氦制冷機(jī)，未來(lái)包括我們的這個(gè)east，還有其他的一些大科學(xué)工程，航天工程，等等一些戰(zhàn)略高技術(shù)發(fā)展，那都用得著。

繼續(xù)說(shuō)回我們的這個(gè)east，實(shí)際上east這幾年，他經(jīng)常是上新聞聯(lián)播的，如果注意到的話，它是2005年完成了主機(jī)總裝，2006年進(jìn)行了首次工程調(diào)試，然后2006年的九月第一輪物理實(shí)驗(yàn)就成功獲得了高溫等離子體，當(dāng)時(shí)的溫度超過(guò)了五千萬(wàn)度，然后2008年就突破了1億度，這個(gè)就已經(jīng)是一個(gè)里程碑了，為什么呢？因?yàn)樘?yáng)核心的溫度也就是1500萬(wàn)度。到了2016年，我們實(shí)現(xiàn)了等離子體首次放電，當(dāng)然這次時(shí)間不長(zhǎng)，三秒鐘，然后2017年，我們就已經(jīng)拿到了100多秒的一個(gè)這個(gè)穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束等離子運(yùn)行。

所以現(xiàn)在我回過(guò)頭來(lái)看，這一步一步，走的可以說(shuō)是非常非常的穩(wěn)健，而且是讓人非常非常興奮，就是沒(méi)有先例的情況下，我們邊建設(shè)邊研發(fā)，然后有什么技術(shù)難關(guān)，我們就攻破什么技術(shù)難關(guān)，有什么問(wèn)題我們就解決什么問(wèn)題，沒(méi)什么我們就造什么，整個(gè)east大科學(xué)工程可以說(shuō)是全面優(yōu)質(zhì)的完成建設(shè)，所以也難怪相關(guān)領(lǐng)域的每次出完一個(gè)消息時(shí)候，相關(guān)的專家，都很興奮的在那轉(zhuǎn)發(fā)，因?yàn)檫@是科技界的一個(gè)大事兒，是一個(gè)非常值得整個(gè)中華民族驕傲的一個(gè)成就，但是現(xiàn)在走到這一步，慢慢的覺(jué)得它也是全人類的一個(gè)成就，因?yàn)楝F(xiàn)在我們也意識(shí)到這個(gè)可控?zé)岷司圩?，?shí)際上也不是說(shuō)一個(gè)國(guó)家就應(yīng)該把它全部拿下來(lái)的。整個(gè)裝置規(guī)模太大，而且建設(shè)周期長(zhǎng)，投資成本非常高，如果說(shuō)單靠一個(gè)國(guó)家關(guān)起門來(lái)搞建設(shè)，這是很難的，應(yīng)該是大家一起合作。這個(gè)倒不是我們不愿意合作，其實(shí)最早當(dāng)年美蘇就提出要搞一個(gè)這個(gè)ITER計(jì)劃，就是國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆，號(hào)召全球國(guó)家技術(shù)能力比較強(qiáng)的，大家一起來(lái)想辦法解決這個(gè)問(wèn)題。但是諷刺的是，當(dāng)時(shí)我們申請(qǐng)進(jìn)入這樣一個(gè)計(jì)劃，但人家一直不讓我們來(lái)，就是說(shuō)你們中國(guó)科學(xué)水平不夠高，就別來(lái)了。但是呢，后來(lái)誒，他們發(fā)現(xiàn)我們這個(gè)一次研制工作推進(jìn)的很順利，這個(gè)局面一下就發(fā)生改變了，以前在這種巨變的國(guó)際會(huì)議上是看不到我們中國(guó)的身影，但是現(xiàn)在這個(gè)ITER計(jì)劃有越來(lái)越多的中國(guó)學(xué)者在上面做主題報(bào)告，甚至有時(shí)候當(dāng)做會(huì)議主席，現(xiàn)在我們可以說(shuō)已經(jīng)是站穩(wěn)在世界可控核聚變舞臺(tái)的中心了。

不過(guò)距離我們真正的要用上，可能還有50年吧，當(dāng)然我希望再過(guò)二三十年吧，這是值得期待的一個(gè)前景，一旦我們掌握了可控核聚變，也就意味著人類掌握了恒星的能量利用方式，那以后人類的目標(biāo)就應(yīng)該是星辰大海了，但反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果我們遲遲沒(méi)有辦法攻克這樣一個(gè)難關(guān)的話，也就意味著我們還得高度依賴于化石能源，那樣人類的科學(xué)可能就會(huì)面臨一個(gè)瓶頸，摸到一個(gè)天花板，然后很多高級(jí)的物理實(shí)驗(yàn)，那可能就進(jìn)展極其緩慢，或者推進(jìn)不下去，一些更進(jìn)一步的科學(xué)理論你也驗(yàn)證不了。就像那個(gè)“三體”小說(shuō)里人類的科技被質(zhì)子鎖死一樣。如果我們?cè)谀茉捶矫嫱黄撇涣耍俏覀兊奈拿骶蜁?huì)被鎖死在太陽(yáng)系里面，結(jié)果是非常糟糕的。

為什么我們很強(qiáng)調(diào)科技進(jìn)步呢？科技進(jìn)步它會(huì)帶來(lái)一次生產(chǎn)力的飛躍，意味著我們整個(gè)人類的蛋糕會(huì)做大。蛋糕做大的時(shí)候，大家分蛋糕是不會(huì)吵的太厲害的，每個(gè)人都能分到更多的時(shí)候，你不會(huì)有太大意見(jiàn)，但是如果說(shuō)遲遲沒(méi)有辦法把蛋糕做大，就這么大個(gè)蛋糕，但是分蛋糕的人變多的話，那就一定會(huì)有矛盾，包括各種人口的壓力呀，經(jīng)濟(jì)的壓力等等，而且現(xiàn)在實(shí)際上科學(xué)界有一種說(shuō)法，就是科學(xué)理論驗(yàn)證越來(lái)越難了，被什么限制住了？就是人的壽命限制住了，因?yàn)楝F(xiàn)在人類的知識(shí)越來(lái)越多了，就目前來(lái)說(shuō)，我們?nèi)祟愡€沒(méi)有辦法快速的學(xué)會(huì)很多知識(shí)，還是要按部就班的，要從小學(xué)到大，那么任何一位頂尖的科學(xué)家或者物理學(xué)家，他人生中都有很多很多的時(shí)間需要去學(xué)習(xí)，去復(fù)制前人的這種知識(shí)。你只有在前人的知識(shí)全部吃透了以后，才能再進(jìn)一步的往上攀登，實(shí)際上現(xiàn)在的科學(xué)家，他可能大半輩子，可能三四十歲，甚至四五十歲才能夠?qū)W習(xí)完自己專攻的一個(gè)很小很小的領(lǐng)域的絕大部分知識(shí)，然后剩下的年齡才能在這個(gè)小分支里面再突破那么一點(diǎn)點(diǎn)，但是當(dāng)你有希望突破的時(shí)候，可能這個(gè)時(shí)候你的這個(gè)年齡已經(jīng)很高了，甚至有一些科學(xué)領(lǐng)域，就是全球也就寥寥無(wú)幾的少數(shù)幾個(gè)人能夠理解，能夠推進(jìn)，比如霍金的黑洞理論，楊振寧的宇稱不守恒理論。一旦這些人逝去了，那可能年輕人還沒(méi)接上班，那這個(gè)領(lǐng)域就黃了，年輕人又得重新再來(lái)推進(jìn)一遍。科學(xué)沒(méi)有盡頭，但是人對(duì)在目前的條件下，他能探索到的科技是有盡頭的，如果打破不了，那不就是鎖死了嗎？

在這個(gè)時(shí)候，我們必須要有這種大型的科技工程，依靠國(guó)家的力量去推進(jìn)，去突破，強(qiáng)行打破這樣的一個(gè)封鎖，不要讓自己被鎖死?，F(xiàn)在我們國(guó)家有不少這種大型的科技工程，實(shí)際上承擔(dān)著不僅僅是帶領(lǐng)我們中國(guó)科學(xué)界前進(jìn)的使命，有的時(shí)候?qū)嶋H上也是承擔(dān)著帶領(lǐng)全人類前進(jìn)的使命。可控核聚變往現(xiàn)實(shí)的說(shuō)，它代表著無(wú)窮無(wú)盡的能源，它代表著人類的希望。

就像我們工程院某位院士說(shuō)的，這條路真的很難，他一輩子做了接近20萬(wàn)次物理實(shí)驗(yàn)，少說(shuō)有4萬(wàn)次以上實(shí)驗(yàn)都是失敗，但是再漫長(zhǎng)，他也一定會(huì)走下去。他堅(jiān)信，在他的有生之年，一定有一盞燈能夠被可控核聚變的能量點(diǎn)亮，而點(diǎn)亮這盞燈的能量，希望出現(xiàn)在中國(guó)！