“人造太阳”，离我们有多远？
模仿太阳内部反应机制，创造近乎无限而干净的能源——曾经只存在于科幻电影中的“人造太阳” 可控核聚变 ，如今正一步步通过实验室照进现实。
长久以来，“实现 可控核聚变 永远还需要50年”的说法流传甚广，这令多数人认为，“人造太阳”技术遥不可及。然而近年来，格局正在悄然改变：全球多条技术路线并行探索，各类创新主体纷纷入局，美国、欧洲多国、日本、韩国等国家和地区持续加大投入。我国作为拥有14亿多人口的大国，能源需求庞大、应对气候变化责任重大，研究水平也在持续提升，多项核心技术接连破纪录。
今年，“十五五”规划纲要明确将发展核聚变能列为新的经济增长点。这一顶层设计意味着， 可控核聚变 正式从实验室的幕后基础研究，迈向国家产业战略的前台。
“追光”实验室里的新突破
能源发展是观察时代的一把钥匙。从远古钻木取火，到燃煤驱动工业机器，再到油气点亮现代社会，人类文明的每一次跨越，都伴随着能源的迭代革新。进入21世纪，一道时代考题愈发紧迫：化石能源储量有限、减排压力持续加大，光伏、风电又难以全天候稳定供能。以碳达峰、碳中和为牵引的绿色低碳变革，正以前所未有的深度和广度重塑全球能源版图；如何在保障能源安全的同时，走出一条人与自然和谐共生的可持续发展之路，更是摆在全人类面前的共同课题。
在这样的时代背景下，一种能量产出效率高、燃料近乎取之不竭、安全风险可控的 新能源 进入了人们的视野——可控核聚变，也被形象地称作“人造太阳”。
不久前，电磁驱动聚变大科学装置完成单路脉冲源系统验收，全部技术指标达到设计标准，迈出从设计图纸到实物装备的关键一步。这套看起来像一串横卧的糖葫芦的装置，是给Z箍缩(Z-pinch)惯性约束聚变提供驱动能量的装置。
中国科学院合肥物质科学研究院副院长、等离子体物理研究所所长宋云涛向新华社记者介绍，现有“人造太阳”核聚变主要路线分为磁约束（以托卡马克、仿星器为代表），和惯性约束（以Z箍缩、激光驱动为代表）两条主要分支。
打个通俗的比方：托卡马克，旨在长时间稳住一团上亿摄氏度的高温等离子体，好比持续保持火焰稳定燃烧，从而实现准稳态的聚变能量输出；电磁驱动聚变，则依靠瞬间巨大能量爆发打出一道道人造闪电，短时间内达到核聚变所需的高温。多条技术路线并行攻关，折射出人类对可控核聚变能源孜孜不倦的追求。
什么是“人造太阳”？中国工程院院士万元熙说，太阳本身蕴含巨大能量。其核心在极高的温度和压力下，将氢原子核“揉”在一起，聚合成氦原子核，并在此过程中释放出巨大能量。由于模拟了太阳内部这种释放能量的机制，可控核聚变能被形象地称为“人造太阳”。
它的主要燃料之一——氘，也被俗称为“重氢”，可从海水中提取，资源丰富；运行过程既不排放二氧化碳，也不会像传统核裂变发电那样产生大量放射性废物。
综合 来看，可控核聚变能是人类当前已知潜力较大、清洁度高、燃料近乎取之不尽的下一代能源之一。
那么，人类能否在地球上复刻太阳发光、发热的过程？
经过科研探索，科学家给出了肯定答案。但要实现目标，必须同时满足三个极为严苛的先决条件：
首先，极高的温度。地球无法产生太阳级别的压强，需要“以温补压”——将等离子体加热至1亿摄氏度以上，约为太阳核心温度的6至7倍；
其次，必要的密度。物质在1亿摄氏度下会超越固、液、气三态，完全电离为等离子体——即物质的第四态。等离子体中的粒子数密度需要足够高，以增加核反应概率；
再者，足够的能量约束时间。高温等离子体还需要被约束足够长的时间，使聚变反应得以持续进行。
中国工程院院士李建刚用一个形象的比喻，解释了其中的难度：“就像要让一根火柴持续燃烧，既要有足够高的温度点燃它，又要有足够多的燃料维持它，还得有办法把火焰关在一个笼子里不让它熄灭。”
如何“关住”这团火球？目前理论上存在三种约束方案，科学家们采取多种技术路线并行研究：
——引力约束。即太阳本身的方式，凭借巨大质量维持高密度与长约束时间，但仅适用于恒星级别的天体；
——惯性约束。在极短时间内将大量能量注入聚变靶丸，驱动燃料快速压缩、加热，进而触发可控核聚变反应。“Z箍缩”技术是该方向的分支。
——磁约束。利用强磁场“托住”等离子体，磁场并非实体，不存在耐热耐压问题，科学家想到用磁场编织成无形的“笼子”，等离子体沿磁力线高速运动，不与器壁直接接触。该路线的优势在于等离子体参数高，开展实验的时间长、实验数据积累最为丰富，是当前可控核聚变最主流的技术路线。
科学家为此设计了多种形状的装置。最常见的是“托卡马克”。它像一个“环形的罐子”，里面会产生螺旋状的磁力线，将等离子体约束在真空室内。
仿星器是另一种形态，其磁场完全由外部螺旋线圈产生，理论上可实现稳态运行，德国W7-X是目前全球最大的仿星器装置。还有场反位形（FRC）等紧凑路线，装置外形大多是直圆筒，几乎没有环向磁场，只有极向磁场，省去了庞大的环向场线圈系统，装置体积和造价大幅降低。
中核集团聚变领域首席科学家段旭如表示，这些不同路线，就像通往山顶的不同路径。科学家多元并行的探索，为解决可控核聚变能技术在物理、工程等方面的难题拓展了更多空间。
衍生技术赋能社会发展
每当科研机构公布“人造太阳”的科研进展时，总不时有人会问：既然可控核聚变技术距离发电并网还很遥远，投入大量人力、物力、财力研发“人造太阳”值得吗？
专家表示，“人造太阳”是人类最复杂的超级工程之一，涉及超导、 新材料 、精密探测、极低温技术、智能控制等上万个细分领域。除了终极的能源目标，这项研究在开展过程中，也 综合 带动多个领域科技创新，赋能社会发展。
“可控核聚变装置本身就是一个超大规模应用场景，核心零部件数以百万计，需攻克超高精度制造、极端环境材料、超高灵敏度探测、超高稳定磁场、超快实时控制等一系列‘不可能技术’。”宋云涛说，几十年下来，“人造太阳”的大量衍生技术早已走出实验室，进入医疗、交通等领域，提升普通人看病、出行等日常生活的质量。
——医疗领域是衍生技术落地最具代表性的场景。
脱胎于“人造太阳”技术体系的低温超导线材，如今已广泛搭载于 医院 超导磁共振成像设备。
在西安交通大学第一附属 医院 影像中心，影像科主任医师杨健正操作一台磁共振成像系统为患者做检查。
患者进入磁体后，超导线材形成的强磁场，使人体内杂乱无序的氢原子核像收到命令般定向排列，系统通过记录氢原子核的应答位置，呈现出一幅高分辨率人体图像。杨健说：“人体病变组织的氢原子核密度等参数与正常组织有明显差异，这种差异在磁共振成像中会通过不同颜色显示出来，最终在电脑屏幕上清晰呈现供医生诊断。”
“长期以来，超导磁共振成像设备的核心技术只有少数发达国家掌握，设备价格贵、运维成本高。如今， 联影医疗 与西部超导等企业协同创新，实现了超导磁共振设备全部核心技术的自主可控，让患者在家门口就能进行高性价比的磁共振检查服务。”西部超导公司副总经理郭强说。
——电磁波技术提升交通安检质量。
在合肥地铁部分站点，乘客通过安检通道时，无需开包、无需取出水瓶或充电宝，只需短暂停留，系统便能完成识别。多台太赫兹安检仪，正应用在合肥市区多个人流密集场所。
太赫兹波，是指频率在0.1太赫兹至10太赫兹范围内的电磁波，用于监测“人造太阳”的运行情况。
太赫兹波具有高穿透性、光子能量低等特点，因此被称为“安防专家”，能够实现安检无接触、无辐射、不停留，让乘客在不知不觉中就完成了安检；同时，太赫兹波对不同物质具有不同的散射特征，因此可以检测出乘客是否携带危险物品。
“未来，太赫兹技术还将应用于 脑机接口 、生物医药等领域。”安徽中科太赫兹科技有限公司总经理王宏北说。
科研人员一路艰辛探索