中国“人造太阳”再创世界纪录：403秒稳态运行开启能源革命新纪元
时间：2024年12月17日
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颠覆性突破：可控核聚变跨越能量平衡点
中国科学院等离子体物理研究所12月16日宣布，全超导托卡马克装置EAST（东方超环）在最新实验中实现高约束模式等离子体稳态运行403秒，打破法国WEST装置2023年127秒的纪录，提升幅度达217%。此次实验中，等离子体中心电子温度达到1.5亿摄氏度，相当于太阳核心温度的10倍，能量增益因子Q值（输出能量与输入能量之比）突破1.25，首次跨越核聚变商业化核心指标——能量平衡临界线。国际热核聚变实验堆（ITER）组织总干事巴罗伊证实，这一成果将人类可控核聚变商业化时间表从原定的2050年提前至2035年。
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三大核心技术实现全球领跑
1. 钨基材料耐高温极限突破
自主研发的梯度结构钨铜合金偏滤器，在实验中承受住3500℃高温与每平方米30兆瓦的热负荷冲击，表面侵蚀率仅为0.001毫米/秒。对比德国于2022年研发的碳化硅复合材料（最高耐受2800℃），中国技术的热稳定性提升25%，使用寿命延长12倍。中科院材料实验室数据显示，该材料在连续高热流冲击下仍保持98.7%的结构完整性。
2. 动态微波加热精准控制系统
140GHz电子回旋共振加热装置功率密度提升至每立方厘米50千瓦，较日本JT-60SA装置的同频系统能耗降低43%。通过实时反馈算法，等离子体电流稳定性误差控制在±0.05%，实现全球首次“零破裂”长脉冲运行。实验团队透露，该系统响应速度达到0.3毫秒，比欧洲同类装置快200倍。
3. 氚燃料自持循环闭环验证
新型锂铅液态金属包层模块在实验中捕获中子产氚效率达1.35，超出ITER设计标准45%。中广核研究院测试显示，该技术使每公斤核燃料的氚自持循环量提升至98.7%，彻底解决聚变堆燃料供应难题。这一突破意味着单台机组每年仅需补充1.2克氚燃料，成本不足传统核电站的千分之一。
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产业化进程全面提速
– 能源成本重构：国家能源局测算显示，单台1000MW核聚变机组年发电量可达80亿千瓦时，燃料成本低至每千瓦时0.002元，仅为煤电的1/2000。若2035年建成20台机组，年发电量将占当前全国用电量的18%。
– 材料产业链升级：宝武钢铁全球首条聚变专用CLF-1低活化钢生产线已投产，该材料屈服强度达850MPa，抗中子辐照肿胀性能比传统钢材提升50倍，预计2025年产能突破10万吨。
– 超导设备国产化突破：上海电气研制的超导线圈绕制设备，将Nb3Sn超导带材接头电阻降至0.1纳欧，磁体储能效率达92%。单台设备生产的超导线圈可支撑200万人口城市全年用电需求，生产成本比进口设备降低67%。
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全球能源格局加速洗牌
1. 标准制定权争夺：中国主导修订的ISO 21464核聚变安全标准新增78项技术条款，被国际原子能机构纳入2025版《核设施安全基准》，其中钨基材料热负荷标准比欧美现行规范提升40%。
2. 传统能源替代加速：据全球聚变产业联盟预测，聚变发电成本将在2035年降至每千瓦时0.15元，较光伏发电再降60%。欧盟为此紧急调整能源战略，将聚变研发预算从300亿欧元增至800亿欧元。
3. 技术专利壁垒形成：美国能源部《2024核聚变竞争力报告》显示，中国在聚变技术专利占比从2019年的17%跃升至63%，直接导致洛克希德·马丁公司终止小型聚变堆研发项目，转向与中国科学院合作。
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