“人造太阳”再创纪录，是中国式科研方法论又一次胜利

底线思维 · 公众号 · 政治 · 2025-02-04 10:43

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► 文观察者网心智观察所

2025年1月20日，中国科学技术领域再次传来振奋人心的消息。在安徽合肥，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功创造新的世界纪录，首次实现1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体运行。

这一成就不仅标志着中国在核聚变能源研究领域实现了从基础科学向工程实践的重大跨越，更让世界看到了中国在可控核聚变技术上的领先地位。这一成果的背后，是中国几代科研人员数十年如一日的艰苦奋斗和自主创新的积累。

回顾中国可控核聚变技术的发展历程，从起步阶段的艰难探索，到如今站在世界前沿的辉煌成就，这段历史充满了坎坷与辉煌，也见证了中国科技发展战略的逐步成熟与完善。

我们试想这样一个场景：有一天，世界上所有“节约能源”的标语都消失了；你不需要再交电费，因为电力已经变得取之不尽，用之不竭；只要居民都同意，整个城市可以灯火通明、恒温恒湿；人们不需要劳动，永不停歇的流水线就可以自动生产……

是不是非常美好呢？有没有可能成真呢？

就人类目前的科技水平来说，最有可能实现这个美梦的途径，是攻克「可控核聚变」技术。这可不是胡说的，而是前国际原子能委员会主席刘易斯·斯特劳斯的观点。

为什么呢？因为理论上说，核聚变反应只需要几克原材料，就能产生万亿焦耳的能量，并且不会产生污染性废物。这什么概念啊？相当于你种下一颗芝麻，不用再付出任何心血，就可以收获整整60年的个人生活物资。你说牛不牛？

面对这样一个打开人类新世界的技术，我们国家是如何从“上不了国际牌桌”到“成为带头大哥”的呢？

上不了牌桌的穷学徒

人类对可控核聚变技术的研究，始于上世纪50年代初。那是一个冷战的年代，两大阵营——以美国为首的西方阵营和以苏联为首的东方阵营——在核技术领域展开了激烈的竞争。核聚变，作为未来能源的终极梦想，自然成了双方争夺的焦点。彼时，核聚变研究如同一场秘密的“地下赛跑”，各国都在暗中较劲，试图抢先一步掌握核心技术。这种保密性，让当时的中国连“抄作业”的机会都没有，只能站在牌桌外，眼巴巴地看着，像个“上不了牌桌的学徒”。

核聚变技术的核心难点很快浮出水面：如何将加热至上亿摄氏度、处于等离子体状态的“燃料”容纳起来，并将其约束在一个高压状态下？这就好比要把一个小太阳装进一个铁盒子里，难度可想而知。这种技术难题，单靠一个国家的力量几乎是不可能攻克的。于是，两大阵营开始意识到，只有携手合作，才能共同迈向这一人类的终极目标。从“各自为战”到“合作共赢”，这一转变，也为中国提供了“偷师”的机会。

1958年，第二届和平利用原子能国际会议在日内瓦召开。苏联在会上宣布建成了磁镜装置“奥格拉”，并展示了四卷文集《等离子体物理与受控热核反应问题》。这一成果得到了大会的高度评价，也让核聚变研究的最新进展完全公开化。这些公开的“学霸笔记”，对于牌桌外的中国来说，无疑是雪中送炭。中国科学家们终于有了追赶的“教材”。

同年5月，中科院物理研究所迎来了一个重要的时刻。留美归来的孙湘牵头组建了第一室103组，正式开启了中国可控核聚变的研究工作。仅仅几个月后，103组就取得了重大突破——他们使用小型脉冲放电装置，成功制造出了高温等离子体。这一成果作为中科院国庆献礼的重点项目，被《人民日报》誉为“人造小太阳”。中国在核聚变领域的第一步，迈得相当坚实。

孙湘（1916.5.30—1999.1.1），我国著名光学与等离子体物理学家

然而，好景不长。1959年，三年困难时期悄然而至。饥荒和自然灾害席卷全国，国家的经济面临巨大挑战。在这种背景下，继续向科研单位投入大额经费显得有些“奢侈”。核聚变研究的经费被大幅削减，科研骨干也被陆续调往优先级更高的两弹研制任务。原本充满希望的核聚变研究，逐渐陷入了停顿。到了1963年，中科院物理所的核聚变研究组正式撤销，第一波核聚变研究热潮就此落幕。

当时的中国，虽然有心追赶核聚变技术，但无奈客观条件的限制，只能暂时停下脚步，等待时机。这个“上不了牌桌的穷学徒”，虽然暂时无法参与国际竞争，但已经在牌桌外悄悄做好了准备，等待着重新入场的机会。

紧跟潮流的奋斗者：从“上不了牌桌”到“站稳脚跟”

接下来，我们再看看第二阶段：紧跟潮流的奋斗者。

上世纪六十年代，国际局势风云变幻，冷战的阴影笼罩全球，核技术的竞争愈发激烈。毛主席高瞻远瞩，创造性地提出了“三线建设”战略，决定在中西部地区大力发展国防工业和基础工业。这一战略不仅是为了应对国际局势的不确定性，更是为了在极端困难的条件下，为中国科技发展开辟一条独立自主的道路。

1965年，二机部做出了一个关键决策：整合全国核聚变科研力量，迁往四川乐山，筹建二机部585研究所，也就是后来大名鼎鼎的核工业西南物理研究院。这一举措，让中国可控核聚变研究有了一个坚实的“大本营”，也标志着中国正式组建了自己的“国家队”。

然而，有了队伍只是第一步，接下来的问题是：往哪个方向努力？当时，核聚变研究领域就像一片茫茫大海，虽然目标明确——实现可控核聚变，但具体怎么走，谁也没有把握。就在这时，苏联传来了一个令人振奋的消息。

1968年，苏联公开了托卡马克（Tokamak）装置的实验数据。他们成功地将等离子体固定在一个环形腔体内，这就好比把太阳的中心部分“装”进了一个稳定的容器里！这一成果如同一剂强心针，瞬间将学界和工业界对核聚变研究的悲观情绪一扫而空。从20世纪70年代开始，全球范围内掀起了一股核聚变研发的“托卡马克”热潮。

中国当然不甘落后。1970年，中科院物理所的陈春先提出了一个大胆的设想：结合电工所正在开发的大型储能装置，建设托卡马克装置。这个想法很快就引起了高层的重视。1972年，周恩来总理亲自批示，支持这一设想。有了总理的支持，事情就好办多了。1973年，中科院在合肥建立了受控热核反应研究实验站，紧接着，1977年，代号“八号工程”的中大型托卡马克实验装置获批立项。至此，中国可控核聚变研究初步形成了“四川、安徽双中心”的格局，一个在乐山，一个在合肥，两个地方齐头并进，共同推动中国核聚变事业的发展。

时间来到1979年，中国经济进入又一轮调整期。在这种背景下，中科院的“八号工程”被迫下马。不过，好在585所的中型环流器项目保留了下来，并在1984年顺利启动，被命名为“中国环流器一号”。它的研制成功，标志着中国在核聚变研究上迈出了坚实的一步，解决了从零到一的“有无问题”。

不过，实事求是地说，当时“中国环流器一号”的性能还比较有限，只能含蓄地说“在第三世界核聚变研究的装置建造、实验研究水平上处于领先地位”。换句话说，虽然我们有了自己的装置，但和国际主流水平相比，还有不小的差距。

中国环流器一号装置（HL－1）

但中国科研人员并没有因此气馁。1991年，中科院等离子体所抓住了一个难得的机会，与俄罗斯库尔恰托夫研究所达成合作协议，引进了俄罗斯研制的T-7中型超导托卡马克装置。在中俄专家的共同努力下，经过深度改造，1994年，中国第一个超导托卡马克装置HT-7正式建成。这一次，HT-7的性能有了质的飞跃，被国际学界公认为“毫无疑义地处于第三世界的领先地位，将接近国际聚变研究的前沿”。换句话说，中国终于有了一个能让国际同行“看得上眼”的装置。

这就是全球第二次核聚变研究浪潮，也是中国可控核聚变发展的第二个阶段。在这个阶段，中国从一个“上不了牌桌”的新手，逐渐成长为一个能够站稳脚跟的奋斗者。曾经那个只能在牌桌外观望的穷学徒，如今已经拿到了入场券，接下来，就是他大展身手的时候了。

第三阶段：领跑世界的组局者

我们暂时把时间调回到1976年。彼时，由美苏倡议，在国际原子能机构（IAEA）的框架下，由美国、欧、日、俄共同建造的“国际热核聚变实验堆计划”（ITER）正式启动。这是一个巨大的科学计划，目标是验证核心聚变技术的科学可行性，以及反应堆的工程可行性。然而，冷战的产物，总是难免带上冷战的基因。持续的预算增加、复杂的政治原因，以及迟迟无法达成共识的选址问题，让这个看似和谐的ITER一度停摆。

2003年，中国以“平等伙伴”身份加入了ITER计划谈判，并在2006年11月正式签署了ITER计划协议书。所谓“平等伙伴”，是指分担一部分资金，享受全部的项目权益。加入ITER后，中方不仅能够共享这一巨型托卡马克装置获得的各种研究成果，还能学习受控核聚变的科学现象及其控制手段，以及巨型科学装置的项目管理规范等软科学成果。更重要的是，ITER为中方分配的设备采购包，有力地带动了相关工业领域的产品、材料、工艺和标准的进步。

这就好比咱们参加了一个羽毛球俱乐部，不仅能跟俱乐部里的其他会员切磋技术、交流心得，还能通过组内比拼选出更优秀的选手，代表俱乐部外出比赛、赢得荣誉。而中国在基建领域的强大能力，使其在ITER计划中脱颖而出，主导的工程质量好、进度快，因此经常中标。中标之后，中国不仅获得了最前沿的技术，还能通过实践打磨自己的手艺。如此一来，中国在核聚变领域的快速发展并进入国际一流行列，自然也就水到渠成了。

比如，2006年，中科院等离子所在合肥建设的“先进实验超导托卡马克实验装置”（EAST）正式投入使用。EAST作为世界上性能最好的托卡马克装置之一，承担起了为ITER进行先期验证实验的重任。与上一代平台HT-7相比，EAST的综合性能有了大幅提升，从“进入国际主流水平”跃进到了“国际先进水平前列”。再比如，2009年，西南物理研究院提出的中国环流器二号M（HL-2M）装置，不仅承担了ITER等未来巨型反应堆的预研验证工作，更重要的用意在于消化ITER项目中得到的成果。通过走通一个同类大科学装置从设计到建造调试的完整过程，带动国内相关产业的发展。2020年12月4日，HL-2M装置在成都双流的西物院基地成功放电，标志着中国可控核聚变技术已经迈开双腿，稳稳站在了聚变技术的最前沿。

在HL-2M占据着媒体聚光灯中心位置时，中国可控核聚变又迈出了新的步伐。这一次，中国不再是跟着大哥玩、看牌友脸色的穷学徒，而是已经成长为可以自己组局、带着别人玩的大哥了。

中国环流器二号M装置（HL-2M）图自中核集团

经典的中国式科研方法论

总结可控核聚变的发展历史，不难发现，经典的中国式科研方法论，就是一步一个台阶，上台阶时，既利用良好国际环境，尽可能汲取外部先进材料、设备乃至技术资料，短时间内满足应用任务要求，同时又通过带动关键子系统的国产化完成自主创新，为下一个台阶的跳跃创造条件。这种策略不仅体现了中国科研的智慧，更彰显了中国在科技领域不断进取的精神。

回顾中国可控核聚变技术的发展历程，我们可以清晰地看到这一策略的实施轨迹。从最初的艰难起步，到如今站在世界前沿，中国在这条道路上走出了一条独特的道路。

在早期，中国核聚变研究的基础非常薄弱，技术封锁和资源限制使得自主发展几乎不可能。然而，中国科研人员并没有因此退缩，而是积极寻找机会，利用国际交流的窗口，汲取外部资源。中国通过与俄罗斯、德国等国家的合作，引进了先进的托卡马克装置，如T-7和ASDEX，并在此基础上进行深度改造和国产化，逐步缩小了与国际先进水平的差距。进入21世纪，中国在核聚变领域的步伐愈发稳健, 中国自主设计建造的EAST和HL-2M等装置，不仅在技术上达到了国际先进水平，更在某些领域实现了超越，标志着中国在核聚变技术上已经具备了自主创新能力。

中国式科研方法论的另一个重要特点是“集成创新”与“自主创新”的结合。在核聚变领域，中国科研人员通过引进、消化、吸收国外先进技术，实现了关键技术的国产化。例如，EAST装置在设计和建造过程中，大量采用了国产化的关键部件，不仅降低了成本，还提升了装置的性能。这种“以我为主”的创新模式，不仅使中国在核聚变技术上实现了从跟跑到并跑再到领跑的跨越，更为中国未来在其他高科技领域的自主创新提供了宝贵经验。