中國人造太陽核融合實驗再破紀錄，維持高約束電漿運作逾 17 分鐘

中國「人造太陽」──全超導托卡馬克核融合裝置 EAST 日前取得重要成果，維持穩態高約束電漿運行長達 1,066 秒，創下新世界紀錄。

先進實驗超導托卡馬克實驗裝置（Experimental Advanced Superconducting Tokamak，EAST）是中國科學院在合肥建設的世界第一個全超導磁體托卡馬克核融合反應裝置，其相關研究成果能提供給未來的國際熱核融合實驗反應爐（ITER）實現穩態高約束放電。

中國科學院表示，高約束運作模式因效率高、經濟性強，是未來核融合實驗爐穩態運作的基本模式，不過高約束模面臨的最大挑戰是邊緣局域模引起的電漿邊緣區溫度、密度台基突然崩塌，該過程釋放的強脈衝熱流會導致偏濾器熱負荷過載、靶板材料濺射損傷，大量雜質進入核心電漿造成破裂，因此在實驗裝置實現長脈衝穩態高約束模難度相當高。

EAST 裝置自 2006 年建成以來，運作次數超過 15 萬次，就長脈衝高約束模電漿運作而言，先後跨越 60 秒（2016 年）、100 秒（2017 年）、400 秒（2023 年）等重要里程碑，而今年 1 月 20 日，一舉實現持續 1,066 秒的高約束模運作。

▲ EAST 核融合裝置。（Source：中國科學院合肥物質科學研究院）

EAST 科學團隊解決電漿內部與邊界物理整合、電漿與管壁相互作用、高功率加熱系統注入耦合、第一壁材料排熱、精密控制、即時診斷、主動冷卻等工程技術問題，實現超過 1 億℃、持續超過 17 分鐘的高約束模電漿壯舉，證明透過熱和壓力將 2 個輕原子融合成 1 個較重原子的人造太陽裝置能運行如此長時間，象徵核融合技術一大進步。

太陽壓力遠比地球核融合反應爐大，科學家往往會使用更極端溫度來補償，EAST 裝置運行 1,066 秒的電漿環路溫度約比太陽高 6 倍。

核融合可能徹底改變我們使用的能源方式，全球科學家已為這個目標付出 70 多年努力，然而核融合裝置發電需要克服的關鍵挑戰包括：維持超過 1 億℃ 溫度、維持長達數千秒的高效率穩定運作、確保融合過程的精確控制等，而 EAST 裝置最新紀錄正朝接近未來核融合穩態運作模式所需物理條件的成就邁出一大步。

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（首圖來源：中國科學院合肥物質科學研究院）

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