近期，《科学·进展》杂志刊文称，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所核聚变大科学团队，利用有“人造太阳”之称的全超导托卡马克大科学装置（EAST），发现并证明了一种新的高能量约束模式。这种新的稳态高能量约束模式，对国际热核聚变实验堆和未来聚变堆运行具有重要意义。

所谓核聚变，就是指将两个较轻的原子核结合而形成一个较重的核，释放出巨大能量的一种核反应形式。20世纪50年代初，人类通过氢弹爆炸，成功实现了核聚变反应。然而，如果想把核聚变放出的巨大能量加以利用，作为社会生产和人类生活的能源，必须对剧烈的聚变核反应加以控制。

可控核聚变，关键在“可控”二字，特指在一定条件下控制核聚变的速度和规模，实现安全、持续、平稳能量输出的核聚变反应。目前，惯性约束核聚变与磁约束核聚变被认为是实现可控核聚变的两种重要方式。

惯性约束核聚变是依靠等离子体粒子自身的惯性约束作用，从而实现核聚变反应的一种方法。其基本思想是：用高功率激光束均匀辐照氘氚等热核燃料组成的微型靶丸，通过烧蚀等离子体产生的压力，在极短时间内把氘氚等离子体压缩到极高的密度和温度，从而引起核聚变反应。美国的“国家点火装置”，就是一种惯性约束激光核聚变试验装置。2022年12月13日，该装置取得了前所未有的重大突破。在实验中，它输入了总能量为2.05兆焦的激光，引发了氘氚聚变反应，最终输出了3.15兆焦的能量。这是人类历史上第一次在可控核聚变试验中实现了净能量增益。意味着人类向“无限的清洁能源”目标又近一步。

磁约束核聚变是指用高强度的磁场，把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的、处于热核反应状态的超高温等离子体约束在有限的体积内，使它受控制地发生大量的原子核聚变反应，释放出能量。其主要通过托卡马克装置与仿星器装置实现。位于中国合肥“科学岛”上的大科学装置“人造太阳”，就是一种基于磁约束可控核聚变的全超导托卡马克装置。近年来，“人造太阳”先后实现了“1.2亿摄氏度等离子体运行101秒”“近7000万摄氏度等离子体运行1056秒”等重大突破，向核聚变能源应用不断迈进。

未来想要实现磁约束核聚变，必须解决高性能等离子体稳态运行这一关键科学问题。等离子体物理研究所发现的高能量约束模式，是国际聚变研究界的一个重大进展。这种先进模式大幅度提高了能量约束效率，具有芯部无杂质积累，便于聚变反应生成物排出，维持平稳温度台基等优点。此外，该模式实现了芯部高能量约束与边界低能量损失的兼容，保证了长时间尺度上的高能量约束等离子体运行。

近几年，人类在可控核聚变领域频频突破，取得了一系列重要成就。然而，距离实现可控核聚变，利用核聚变造福人类，还有很长的路要走。路虽远，行则将至，随着科学家们不断探索进取，人类距离实现“播种太阳”的梦想将更加靠近。

上图：全超导托卡马克大科学装置（EAST）。资料图片