2026年1月2日，合肥科學(xué)島傳來重磅捷報(bào)：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所科研團(tuán)隊(duì)宣布，全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST，俗稱“人造太陽”）取得重大突破——成功證實(shí)托卡馬克密度自由區(qū)的存在，破解了困擾國際聚變界數(shù)十年的密度極限難題，為磁約束核聚變裝置的高密度穩(wěn)定運(yùn)行提供了關(guān)鍵物理依據(jù)。這一成果發(fā)表于國際權(quán)威期刊《科學(xué)進(jìn)展》，標(biāo)志著我國在可控核聚變基礎(chǔ)研究領(lǐng)域再次領(lǐng)跑全球。

作為模擬太陽核聚變的核心裝置，托卡馬克通過環(huán)形磁場構(gòu)建“磁跑道”，約束上億攝氏度的高溫等離子體。而等離子體密度直接決定聚變反應(yīng)效率，密度越高，原子核碰撞概率越大，能量輸出效率也越高。長期以來，“格林沃爾德密度極限”如同難以逾越的“天花板”，一旦密度接近該極限，等離子體就會(huì)破裂逃逸，釋放的巨大能量會(huì)沖擊裝置內(nèi)壁，成為制約核聚變商業(yè)化的核心瓶頸。此前，全球主流托卡馬克裝置的運(yùn)行密度均難以突破1.0倍格林沃爾德密度極限。

此次突破的關(guān)鍵，在于我國科研團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)的邊界等離子體與壁相互作用自組織（PWSO）理論模型。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地發(fā)現(xiàn)，密度極限的觸發(fā)并非源于磁場約束不足，而是邊界雜質(zhì)引發(fā)的輻射不穩(wěn)定性在作祟。依托EAST全金屬壁運(yùn)行環(huán)境，科研人員采用電子回旋共振加熱與預(yù)充氣協(xié)同啟動(dòng)等技術(shù)，精準(zhǔn)降低邊界雜質(zhì)濺射，通過調(diào)控靶板物理?xiàng)l件抑制鎢雜質(zhì)影響，成功引導(dǎo)等離子體平穩(wěn)突破密度極限，進(jìn)入全新的“密度自由區(qū)”。實(shí)驗(yàn)中，EAST實(shí)現(xiàn)的線平均電子密度達(dá)到1.3-1.65倍格林沃爾德密度極限，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果與PWSO理論預(yù)測高度吻合。

這一突破兼具科學(xué)與戰(zhàn)略價(jià)值：在理論層面填補(bǔ)了國際相關(guān)領(lǐng)域認(rèn)知空白，讓人類對(duì)密度極限的理解從“經(jīng)驗(yàn)規(guī)律”邁向“機(jī)理可控”；在應(yīng)用層面，無需大幅改造硬件即可實(shí)現(xiàn)高密度運(yùn)行，為國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）及未來商用聚變堆提供了可直接借鑒的技術(shù)方案。作為近乎無限的清潔能源，核聚變?nèi)剂先∽院Ｋ瑹o溫室氣體排放和長壽命核廢料，此次突破加速了人類擺脫化石能源依賴的進(jìn)程。

從“億度千秒”到“密度破界”，EAST的每一步前行都在書寫人類追求永續(xù)清潔能源的新篇章。隨著中國聚變能源研發(fā)體系的不斷完善，這場關(guān)乎未來能源主導(dǎo)權(quán)的探索，正讓“人造太陽”照亮現(xiàn)實(shí)的夢(mèng)想越來越近。