可控核聚变，俗称人造太阳，全名为全超导托克马克核聚变实验装置，我们中国在这个领域最近获得了全新的突破，成功实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，创造了托卡马克实验装置运行新的世界纪录，这实际上是很科幻的一幕，也很让人兴奋，我们知道实际上我们地球万物生长，不管是一个大树，还是一颗小草，所依赖的光和热，都来源于太阳核聚变反应或释放的能量。所以也通俗的称这个核聚变装置为“人造太阳”。
那么，支撑这种聚变反应的燃料是什么呢？答案就是氘，氘在地球上储量非常非常的丰富，这可能也是大自然的一种巧合，正是因为太阳的燃烧也需要用到它，所以整个太阳系里面氘的含量还比较丰富的，目前的估算，如果人类以现有的技术水平利用氘，可能够我们用上百亿年，所以很多人就围绕这个氘展开了想象，假如说我们未来真能够用氘，来制造人造太阳，那么人类就能够彻底实现能源自由了。
我们小时候唱过儿歌，现在小朋友好像不怎么唱，种太阳，一个种在南极！一个种在北极！好像这么唱，那真到时候我们可以全球到处种太阳，哪里的热不够，哪里的电不够，种一个就有了。实际上，目前人类想来想去，能够一次性解决能源枯竭问题，解放人类生产力的方向就是这个核聚变。而严格来说就是这五个字“可控核聚变”，但如果是“不可控核聚变”呢，不可控核聚变实际在上世纪人类已经研究出来了，那就是氢弹。
五大常任理事国，为什么是常任理事国？为什么叫五大？因为能够掌握氢弹的国家数量比较有限，到现在可能数量多一些，但也依然有限，而且问题在于，你有了氢弹又怎么样呢？氢弹它是不可控的，炸完就没了，那可控就是把氢弹给约束住，把一个等同于氢弹的材料，把它放在一个特殊的这样一个结构里，让它缓缓的，慢慢的，稳定的释放出来。但这是目前一个非常非常大的难题。为了能够实现这样一个可控，最早科学家们着手研究的时候就说：人类可能需要50年。当然现在已经进入第二个50年了，第二个50年完了，会不会到第三个50年还没研发出来，咱谁也不清楚，但目前来看，我们这个1.2亿摄氏度100秒，可以说是迈出了很大的一步，很不容易。那么不容易在哪？首先就是这个核聚变，你用什么容器来把它约束住呢？要在地球上利用核聚变能量的话，实际上最麻烦的就是高温，目前人工控制条件下，等离子体的温度，需要达到1亿摄氏度以上，但是你只有把它变成这个等离子体，你才能够利用它的能量，1亿多度，目前没有任何材料能耐到这个高温。
我们人类目前发现的这个钨，这是地球上最耐高温的金属材料，它的融化温度也就3000来度，还不到它的零头，所以实际上是没有任何东西可以直接接触的，那怎么办？科学家们提出很多思路，目前来看，可能最主流的，也是最广泛投入的就是早年苏联科学家提出的这个“托卡马克”方案，这个“托卡马克”其实是个俄语，意思是“磁线圈环形真空式”，就是用一个强的环形磁场来约束这个等离子体，它是通电的时候，托克马克内部会有一个巨大的螺旋形磁场，然后就会把里面的这个等离子体加热到很高很高的温度，因为它有磁场，甚至它可以叫是一个磁笼子，你看不见摸不着，它也不接触什么东西，所以也就不怕高温了，只有它能够把这个极高温的等离子体约束在空中，这样就能达到可控核聚变的目的，毕竟我们不是太阳，太阳内部它因为有极大的压力，我们地球上形成不了那么大压力，就只能靠更高的温度了。
目前呢，也不是说只有托卡马克这一条路可走，包括也有其他的一些说法，比如说用这种激光的，用这个超强的激光，在极短的时间内去辐照靶板，也有可能产生巨变，但是相比较来说，目前还是公认托克马克它的这个路线似乎更好走一些，更成熟一些，也比较领先一些，公认它还是最有可能率先成功的一条可控核聚变方式，那么怎样衡量一个托卡马克装置的规模呢？就是看它个儿，个儿越大，说明它产生的这个聚变能量就越大，它只有大到一定规模了，它才能够真正的开始输出这种人类可以用的能源，不然太小了，那输出没什么意义，我们国家实际上也是很早就开始了这方面研究，在1965年就在四川建成了这个西南物理研究所，现在改名了，现在叫西南物理研究院了，属于这个中核集团，核工业下面的，实际上我们起步是很早的，也就说我们已经坚持了不止50年，1965年成立的西南物理研究所，到现在已经是57年了，第一个50年已经过完了，那现在第二个50年，在这些过程中，实际上我们国家一直就跟国际上可控核聚院领域，基本保持同步的这样一个水平，说这个我们其实是脸上有光的，一直都还算是比较领先，在上世纪70年代，我们国家当时就打算建一个世界领先水平的这种大型热核反应实验装置，后来就把这个装置选择放在现在的合肥，为什么要放在合肥呢？这是因为当时中科院电工所，实际上在更早的一些年份，当时在合肥建成了一个非常大型的储能电感装置，当年叫八号电感，这个电感装置它能够给热核聚变装置提供强大的脉冲电源。说白了吧，就相当于你要把它点火，你得有一个很厉害的东西才能点得着，所以当时这个策划中的托卡马克实验装置也就此命名叫八号装置，整个工程要申请立项，当时就叫八号工程，这八号工程当年还是挺不容易的。
在上世纪90年代，我们当时用了无数的这个我们的这个轻工产品，生活物资，找苏联换了一台这个“半超导托卡马克”装置，但是它只是个“半超导托卡马克”装置，所以我们还需要把它再进行改进，但是你再想去买各种设备，实际上没有那么多钱了，买不起，当时我们经济比较困难，所以实际上是我们那个时候的科研人员，依靠自己的这个聪明才智，把当时买来的这个半超导拓克马装置进行了一个根本性的改造，而且改造比较成功，先后建成了好几套这个实验装置，到了1994年，当时我们国家第一个装置叫合肥超环，就是HT7。这是我们国家第一个圆截面超导托卡马克核聚变实验装置研制成功，一下子就把我们国家推到了世界前四，我们就成为了世界第四个拥有超导托卡马克装置的一个国家，那也是我们国家可控核聚变或者说托卡马克装置的一个重要的里程碑，是我们投入运行的第一个超导脱卡马克装置，后来相关专家评价也都非常非常的高，那是上世纪的事情了。这个HT7到2013年的时候才正式被批准退役，这个也是一个很传奇的事，是我们国家第一个获批退役的大科学工程装置。
这些年我们谈论的这个所谓的east又是什么呢？Fast大家都知道是贵州天眼， east实际上它是一串英文的缩写，叫全超导托卡马克装置，可控核聚变实验装置，这个是1998年我们国家通过的这个九五重大科学工程的一个立项的缩写。2000年正式开始建设，east最大创新点就跟之前那个HT7，也就合肥超环不同的是什么呢？就是把这个全超导和非原截面结合起来，然后要让它产生一个稳态的同时，是以先进模式运行一个等离子体，强调的就是要让我们的研究人员能够对相关的一些更具体的事情进行更深入的研究，哪些问题呢？包括这个约束改善，粒子疏运，能量平衡，然后还有功能材料等等，都是一些重大的物理问题。这个最大的难点是什么？就是它很先进，因为它的先进都是体现在物理上的，所以就带来了工程上的巨大的挑战，就是这些东西以前都没造过，别说我们了，国际上没有任何一个国家研制和建造过这种全超导托克马克装置，当年从苏联买的也是个“半超导”的，当时整个聚变工程技术，包括超导工业也很薄弱，大型的超导磁体，大型低温系统，我们实际上都没造过，其它国家也没制造过，怎么办？自己来吧，就对工艺设计、材料提出了极高的要求，然后一关一关的过。有多高的要求呢？它要同时能承载大的电流，强的磁场，超高温，还有超低温、高真空、高绝缘等等，这样一个复杂的环境，它同时都能满足。在这个装置里，它的聚变中心等离子体温度，是1亿摄氏度还往上。而线圈里的温度呢，因为它是超导体，那就是零下269度。所以可以说那是超级“冰火两重天”。一边是基本上接近绝对零度，而另外一边又是1亿多度，这也太夸张了！真是佩服这些科学家，在不懈的努力下，还真把这些技术一个一个的给攻破了，而且填补了很多很多国内的空白，你包括east所需的全部的超导磁体，就是我们自己把它给突破的。
拿到了这个大型超导磁体的一些关键的制造技术，然后还建造了我国最大的这种氦低温系统，那个制冷的能力极其厉害，特别要说一下这个制冷，这个制冷实际上同时也很重要，为什么呢？因为冷到一定程度下，有一些材料，它的电阻就会变为零，就是所谓的超导，而且除了超导以外，还有一个就是有些材料在特定的温度下，它会出现超流，就是流阻为零，这个液氦，在温度降到零下271度的时候，它就会成为叫超流氦，就是流阻成零。科学家做过一个演示，杯子里的液氦，它自己沿着杯子壁就流到杯子外面去了，这是非常奇特的一些现象，但是它非常非常的重要，因为如果能够实现这种超流氦的话，这种大型的制冷装备能够用在很多很多领域，包括海资源的开采，包括航空工程，包括一些大科学装置，都会受益匪浅。随着经济社会高速发展，我国已经是大型低温制冷设备的一个使用大国，我国每年需要采购不少这种低温制冷装置，尤其是一些大型的，如果没有相关技术的这种设备的话，就只有进口，那就等着挨宰吧，这个领域我们是在2015年开始启动突破的，然后很顺利，今年就在前几个月实现了突破，终于研制出了一个技术指标非常高的一个大型的氦制冷机，未来包括我们的这个east，还有其他的一些大科学工程，航天工程，等等一些战略高技术发展，那都用得着。
继续说回我们的这个east，实际上east这几年，他经常是上新闻联播的，如果注意到的话，它是2005年完成了主机总装，2006年进行了首次工程调试，然后2006年的九月第一轮物理实验就成功获得了高温等离子体，当时的温度超过了五千万度，然后2008年就突破了1亿度，这个就已经是一个里程碑了，为什么呢？因为太阳核心的温度也就是1500万度。到了2016年，我们实现了等离子体首次放电，当然这次时间不长，三秒钟，然后2017年，我们就已经拿到了100多秒的一个这个稳态长脉冲高约束等离子运行。
所以现在我回过头来看，这一步一步，走的可以说是非常非常的稳健，而且是让人非常非常兴奋，就是没有先例的情况下，我们边建设边研发，然后有什么技术难关，我们就攻破什么技术难关，有什么问题我们就解决什么问题，没什么我们就造什么，整个east大科学工程可以说是全面优质的完成建设，所以也难怪相关领域的每次出完一个消息时候，相关的专家，都很兴奋的在那转发，因为这是科技界的一个大事儿，是一个非常值得整个中华民族骄傲的一个成就，但是现在走到这一步，慢慢的觉得它也是全人类的一个成就，因为现在我们也意识到这个可控热核聚变，实际上也不是说一个国家就应该把它全部拿下来的。整个装置规模太大，而且建设周期长，投资成本非常高，如果说单靠一个国家关起门来搞建设，这是很难的，应该是大家一起合作。这个倒不是我们不愿意合作，其实最早当年美苏就提出要搞一个这个ITER计划，就是国际热核聚变实验堆，号召全球国家技术能力比较强的，大家一起来想办法解决这个问题。但是讽刺的是，当时我们申请进入这样一个计划，但人家一直不让我们来，就是说你们中国科学水平不够高，就别来了。但是呢，后来诶，他们发现我们这个一次研制工作推进的很顺利，这个局面一下就发生改变了，以前在这种巨变的国际会议上是看不到我们中国的身影，但是现在这个ITER计划有越来越多的中国学者在上面做主题报告，甚至有时候当做会议主席，现在我们可以说已经是站稳在世界可控核聚变舞台的中心了。
不过距离我们真正的要用上，可能还有50年吧，当然我希望再过二三十年吧，这是值得期待的一个前景，一旦我们掌握了可控核聚变，也就意味着人类掌握了恒星的能量利用方式，那以后人类的目标就应该是星辰大海了，但反过来说，如果我们迟迟没有办法攻克这样一个难关的话，也就意味着我们还得高度依赖于化石能源，那样人类的科学可能就会面临一个瓶颈，摸到一个天花板，然后很多高级的物理实验，那可能就进展极其缓慢，或者推进不下去，一些更进一步的科学理论你也验证不了。就像那个“三体”小说里人类的科技被质子锁死一样。如果我们在能源方面突破不了，那我们的文明就会被锁死在太阳系里面，结果是非常糟糕的。
为什么我们很强调科技进步呢？科技进步它会带来一次生产力的飞跃，意味着我们整个人类的蛋糕会做大。蛋糕做大的时候，大家分蛋糕是不会吵的太厉害的，每个人都能分到更多的时候，你不会有太大意见，但是如果说迟迟没有办法把蛋糕做大，就这么大个蛋糕，但是分蛋糕的人变多的话，那就一定会有矛盾，包括各种人口的压力呀，经济的压力等等，而且现在实际上科学界有一种说法，就是科学理论验证越来越难了，被什么限制住了？就是人的寿命限制住了，因为现在人类的知识越来越多了，就目前来说，我们人类还没有办法快速的学会很多知识，还是要按部就班的，要从小学到大，那么任何一位顶尖的科学家或者物理学家，他人生中都有很多很多的时间需要去学习，去复制前人的这种知识。你只有在前人的知识全部吃透了以后，才能再进一步的往上攀登，实际上现在的科学家，他可能大半辈子，可能三四十岁，甚至四五十岁才能够学习完自己专攻的一个很小很小的领域的绝大部分知识，然后剩下的年龄才能在这个小分支里面再突破那么一点点，但是当你有希望突破的时候，可能这个时候你的这个年龄已经很高了，甚至有一些科学领域，就是全球也就寥寥无几的少数几个人能够理解，能够推进，比如霍金的黑洞理论，杨振宁的宇称不守恒理论。一旦这些人逝去了，那可能年轻人还没接上班，那这个领域就黄了，年轻人又得重新再来推进一遍。科学没有尽头，但是人对在目前的条件下，他能探索到的科技是有尽头的，如果打破不了，那不就是锁死了吗？
在这个时候，我们必须要有这种大型的科技工程，依靠国家的力量去推进，去突破，强行打破这样的一个封锁，不要让自己被锁死。现在我们国家有不少这种大型的科技工程，实际上承担着不仅仅是带领我们中国科学界前进的使命，有的时候实际上也是承担着带领全人类前进的使命。可控核聚变往现实的说，它代表着无穷无尽的能源，它代表着人类的希望。
就像我们工程院某位院士说的，这条路真的很难，他一辈子做了接近20万次物理实验，少说有4万次以上实验都是失败，但是再漫长，他也一定会走下去。他坚信，在他的有生之年，一定有一盏灯能够被可控核聚变的能量点亮，而点亮这盏灯的能量，希望出现在中国！
