中国高校的一次“夸父逐日”

大地被清新的绿意覆盖，天空中是呈树状延伸的恢宏城市，数不清的飞行交通工具穿梭于城市之间；地球成了人类的理想乐土，饥饿被消灭，战争不复存在，人类将视线投向了太空；苍穹的尽头，无数庞大的战舰正在宇宙中巡航，人类的足迹早已踏遍太阳系的每一个角落……

这是刘慈欣在其科幻小说《三体II：黑暗森林》中描绘的未来图景。在小说中，那个尖端物理科技依旧被“智子”封锁的年代，人类依靠某项“永动机”般的技术，实现了不可思议的蜕变。

这项技术，名为可控核聚变。

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从“0”到“1”，中国的“人造太阳”之路

早在1955年，“两弹一星”功勋奖章获得者钱三强和核物理学家李正武等科学家便提议开展中国的“可控热核反应”研究，这与国际社会关注核聚变几乎同步。

1965年，在四川省乐山市郊区，我国建起了当时国内最大的核聚变研究基地——西南物理研究所，这也是中核集团核工业西南物理研究院（以下简称“核西物院”）的前身。

1984年，中国环流器一号实验装置建成运行，标志着我国可控核聚变研究进入世界前沿；2002年，核西物院建成中国环流器二号A装置，它是中国第一个具有偏滤器位形的大型托卡马克装置，等离子体的电子温度达到5500万摄氏度；2020年，中国新一代“人造太阳”——中国环流器三号正式建成并实现首次放电，其等离子体电流可达300万安培（3兆安），等离子体的离子温度达到1.5亿摄氏度，性能位居世界第一方阵。2022年，核西物院传出消息，全球最大的“人造太阳”核心部件国际热核聚变实验堆（ITER）增强热负荷第一壁完成首件制造，这标志着我国全面突破ITER增强热负荷第一壁关键技术……

现实中，可控核聚变技术也是人类追求的目标之一，全球有多个核聚变实验项目正在进行中。中国作为核聚变领域的重要参与者和贡献者，也自主设计建造了多个托卡马克装置，其中最先进的一个是全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）。

而人工可控核聚变设备，也被称作“人造太阳”，之所以将其称为“人造太阳”，一方面是因为核聚变的原理和太阳内部的情况极为相似：在高温之下，氘和氚反应产生氦和中子，并释放出大量能量；另一方面是因为太阳是地球上几乎所有能源的直接或间接来源，“人造太阳”代表着人类将从更多维度上获取能源。

大道至简，然而再造一个“太阳”，难度堪比“夸父逐日”。

我国能在该领域不断取得成绩，国内部分高校在其中发挥了重要作用。

华中科技大学

明德厚学，求是创新

追逐“人造太阳”

如果有人问世界上最难的科学研究是什么，那中国工程院院士、华中科技大学电气与电子工程学院教授潘垣的回答，毫无疑问会是磁约束核聚变。如何将这一“科幻”照进现实，多年来他一直在探索。

1984年，潘垣教授参与主持建成了我国第一项重大科技基础设施——中型托卡马克实验装置中国环流器一号。

建造中国环流器一号时，所需的参考材料极为缺乏，工程设计人员手里仅有4页介绍苏联相关装置概况的文章，至于装置的每一个部件具体该怎样设计，需要自己去摸索琢磨。“主接线图、控制系统的逻辑图都是我自己画的，那时候年轻，晚上一搞就搞到12点，甚至更晚。此外，装置很复杂，我们只能一边画一边思考、讨论，反复修改。”潘垣教授回忆道。

此外，潘垣教授还与外部的工厂合作，进行了大量的设备研发。其中最令他自豪的是其主持研发的两台交流脉冲发电机，这两台80兆瓦的交流脉冲发电机是当时中国容量最大的发电机，为中国核聚变的发展提供了强大的动力，至今仍在使用。

终于，在不断的努力下，1984年9月21日，中国环流器一号实验装置研制成功。它标志着我国受控核聚变研究由原理探索进入规模物理实验阶段，为我国受控核聚变的研究和发展提供了重要的实验平台，成为我国受控核聚变研究和发展的一个里程碑。

中国环流器一号研制成功后，核聚变的相关研究便一直是潘垣教授的核心工作。2016年，潘垣教授又将聚变材料锁定为氘元素，在国际上首创提出了新的技术路径——氘氘聚变。

从2002年起，潘垣教授全程参与了ITER计划在我国的立项论证工作。ITER计划，全称国际热核聚变实验堆计划，倡议于1985年，并于1988年开始进行实验堆的研究设计工作，是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。

作为我国参与ITER计划的发起人之一和首批国内ITER专家委员会五名成员之一，潘垣教授前瞻性地引进和建设了我国高校唯一的J-TEXT聚变实验装置。该装置被ITER国际科技顾问委员会列为散裂弹丸破裂缓解研究四大装置之一（其他三台为美国的DⅢ-D装置、欧盟的JET装置和韩国的KSTAR装置）。

依托J-TEXT聚变实验装置，潘垣教授带领团队针对ITER计划中最突出的科技问题——“等离子体大破裂的抑制与保护”，开展了十几年的理论与实验研究。当前，潘垣教授和团队已成为ITER计划中不可或缺的中国力量。

牵头建设大科学装置

据华中科技大学官网消息：湖北省发改委正式批复了湖北省重大科技基础设施磁约束氘氘聚变中子源预研装置项目的建设意见书，这标志着华中科技大学提出的这一项目正式获批立项。

此次获批的磁约束氘氘聚变中子源预研装置，由华中科技大学牵头，主要基于华中科技大学潘垣院士团队提出的原创性方案，是研究聚变能研发中的聚变堆材料等关键科学技术问题的科技基础设施。

“该装置的等离子体密度要比托卡马克的等离子体密度高出百倍，温度也比托卡马克的温度高出5倍，这些都是创世界纪录的。我今年已经90岁了，这是我的收官之作。过去中国还在跟随世界潮流，现在这个项目，从原理到技术都是我们中国人自主创新的。我有充足的信心，我们一定能攻克‘燃烧等离子体’。” 2023年，90岁高龄的潘垣院士说。

该项目建设期为5年，是对场反位形进行应用的实验平台，将开展等离子体相关技术的研究，并确定等离子体磁压缩过程中物理参数与工程参数的关联规律及工程设计定标律。此外，该项目建成后，将为ITER计划以及未来聚变堆关键的氚增殖包层和材料研究等提供实验条件。

该项目将以“开放、共享、共用”的原则面向多用户、多领域，从而促进科学研究和国内外交流的开展，提升我国在聚变新位形领域的原创研究能力、国际影响力与人才培养能力。

华中科技大学名片

华中科技大学校景

华中科技大学由原华中理工大学（前身为1952年国家筹办的华中工学院）、原同济医科大学（前身为1907年德国埃里希·宝隆创办的德文医学堂）、原武汉城市建设学院（前身为1952年12月创建的中南建筑工程学校）于2000年5月26日合并成立。

如今，华中科技大学是教育部直属的重点综合性大学，是国家“211工程”和“985工程”重点建设高校，也是“双一流”建设高校。

在第四轮学科评估中，学校的机械工程、光学工程、生物医学工程、公共卫生与预防医学4个学科获评A+，新闻传播学、电气工程、计算机科学与技术3个学科获评A，物理学、生物学、控制科学与工程、临床医学、公共管理、工商管理、动力工程及工程热物理7个学科获评A-。

·学校成就·

依托强劲的科创底蕴，华中科技大学踔厉奋发、接续奋斗，汇聚起建设世界一流大学的磅礴力量，向着提高我国综合国力和核心竞争力的目标攻坚克难，众多科创成果闪耀世界舞台。

华中科技大学研发出的一系列高性能新型模具钢，打破国外垄断；研制出的“601大型程控交换机”，被誉为“中国民族工业的骄傲”；原创性提出的灰色系统理论，产生了广泛的世界影响；而学校的脉冲强磁场实验装置自建成以来，创造了64T脉冲平顶磁场等多项脉冲磁场参数世界纪录……

此外，华中科技大学还在全国以及世界科创史中书写了多项“首个”，留下了浓墨重彩的一笔——率先开展临床肾、肝移植，创建全国首个器官移植研究所；首创的“双氧水心脏声学造影法”，在国内外得到广泛应用……

而“幽灵”双曲极化激元电磁波、新一代相变存储器芯片、掌握国际话语权的100kW高功率光纤激光器、显示亮度增强6万倍的“点亮肺部”MRI（磁共振成像）等多项具有突破性的成果都镌刻着“华科大印记”。

如今，以武汉光电国家研究中心、国家脉冲强磁场科学中心、精密重力测量国家重大科技基础设施、国家数字化设计与制造创新中心为代表的华中科技大学“科技力量”已成为代表国家参与全球科学技术竞争的主力军之一。

大连理工大学

追求卓越，勇攀高峰

让“人造太阳”从中国升起

35年前，年轻的段旭如意气风发地走进大连工学院的校门，梦想的种子开始落地生根；35年后，在核西物院的控制大厅内，副院长段旭如目光如炬，梦想已悄然开花结果。

“核聚变其实很安全，一旦发生事故，聚变就会自动停止，所以无须‘谈核色变’。聚变所采用的燃料——氘，在海水中含量丰富，从1升海水里提取的氘，在完全聚变反应后，能释放出相当于燃烧了300升汽油的能量，且其反应物氦没有放射性。”段旭如说。

为了寻找能够打开人类能源大门的“金钥匙”，段旭如带领团队一路攻坚克难，不断跨越人类能源道路上的一座座高山。“搞科研要耐得住寂寞，也要有执着的精神。”在材料、工艺等各个专业的协作以及团队的通力配合下，段旭如带领团队取得了等离子体诊断、等离子体约束改善与运输等方面的创新成果，且在完成技术积累的同时，也实现了中国核聚变事业人才的积累。

“参与ITER计划能够贡献中国智慧”，作为核聚变研究领域的领军人之一，段旭如充满信心，“在高密度条件下，等离子体的温度达到1亿摄氏度以上时，可使数目可观的粒子具有足够的动能克服原子核间的斥力而实现核聚变反应，从而产生可观的聚变能。为具备开展堆芯等离子体研究的条件，我国科学家正努力进军1亿摄氏度！”

从大连理工大学到核西物院，段旭如实现了“无缝连接”。在大连理工大学培养起来的踏实的品格及扎实的专业功底，让段旭如能很快融入新的学习和生活中，成为研究院里的“拼命三郎”。“母校教给我做人做事要踏踏实实的品格，让我一生受益匪浅。”段旭如用自己的一言一行感染着身边的人，也传承着母校的红色基因。

深耕可控核聚变领域

大连理工大学在可控核聚变领域，深耕已久。

早在20世纪80年代，学校众多师生便参与到我国首个自主设计研发的托卡马克装置——中国环流器一号的建设中，开展等离子体波加热、铁芯变压器数值模拟、等离子体平衡计算等物理研究，以及对托卡马克等离子体中磁流体力学等相关问题进行研究，同时筹建相关的实验室（现三束材料改性国家重点实验室）。

2002年后，随着中国环流器二号A装置的建成，大连理工大学师生开始对托卡马克等离子体不稳定性等相关问题进行研究。

2007年，中国正式加入国际热核聚变实验堆（ITER）组织，进入磁约束聚变领域快速发展新阶段。基于前期的研究，大连理工大学先后承担了包括国家科技部“973”项目、ITER计划专项、中国磁约束聚变能团队项目和人才专项等在内的一系列重大项目，获得了包括国家杰出青年科学基金、优秀青年科学基金等在内的多项国家级科学基金的支持。

2008年2月，大连理工大学与国内多家高校联合成立磁约束核聚变教育部研究中心。2019年，大连理工大学与国际热核聚变实验堆（ITER）组织正式签署合作协议，在科学数据共享、人才培养、开展联合研究等方面进行全方位合作。2023年5月，大连理工大学物理学院与中国科学院等离子体物理研究所签署战略合作协议。

目前，大连理工大学在磁约束等离子体的芯部及边界物理、等离子体诊断、等离子体和材料的相互作用、核材料以及相关问题的计算机模拟研究等多个方面建立了扎实的研究基础。