行星发动机、智能量子计算机、太空电梯……一段时间以来，中国电影《流浪地球2》中的“硬核科技”元素引发广泛关注。但其实，电影中的很多装备在现实中都有原型。最近，社交媒体上，中核集团一张引爆网络的海报，展示的便是电影中的行星发动机和现实中的中国新一代“人造太阳”装置（HL-2M）、中国环流器二号A装置（HL-2A）。网民不禁感叹，“原来中国科幻的背后是中国制造”。

中核集团微博晒出中国新一代“人造太阳”装置（HL-2M）和中国电影《流浪地球2》中的“行星发动机”合成图。微博截图

电影中行星发动机推动地球利用的是核聚变释放的能量，而HL-2M、HL-2A正是中国探索受控核聚变的重要装置，被称为“人造太阳”。其中，HL-2M装置是中国目前规模最大、参数最高的磁约束核聚变实验研究装置。前不久，它入选了“2022年度央企十大国之重器”。这些装置为何被称为“人造太阳”？为什么要造“太阳”？新一代“人造太阳”实现了哪些技术突破和自主创新？中核集团核工业西南物理研究院有关负责人近日接受媒体采访，揭露了中国“人造太阳”的奥秘。

“‘人造太阳’不是真的造一个太阳”

四川成都双流西南航空港，坐落着核工业西南物理研究院。这是中国最早从事核聚变能源开发的专业研究院。研究院聚变科学所那座建了22年的老楼，便是新一代“人造太阳”的“家”。

人类真的可以造太阳吗？核工业西南物理研究院聚变科学所所长钟武律给出了答案：“人造太阳”并不是真的造一个太阳，而是建一个装置，利用太阳发光发热的原理，持续可控地输出能量。

“太阳为什么能够持续发光发热？是因为它时刻都在发生着核聚变反应。”钟武律说，“造太阳”的最终目的是通过核聚变来发电。

“核聚变能源的优势非常明显。一是燃料在地球上的储量极为丰富；二是不产生高放射性核废料，环境友好；三是具有固有安全性等优点。”钟武律进一步解释道。

据了解，支撑核聚变反应的主要原料可以从海水中提取。据测算，从一升海水中提取出的氘，经完全聚变反应后释放的能量，足够一辆汽车从北京开到海南。按照地球上的海水资源计算，理论上用于聚变反应释放的能量足够人类使用上百亿年，几乎无穷无尽。

据“90后”高级工程师、核工业西南物理研究院博士科普团金牌科普员郑雪介绍，一座100万千瓦的火电站，每年消耗煤炭约210万吨；同等级的核电站，每年消耗浓缩铀约30吨。而如果建造一座100万千瓦的核聚变电站，每年仅需消耗燃料约0.12吨。

正因为此，核聚变能被认为是一种理想的“终极能源”，一旦成功应用，将从根本上解决人类对能源的需求问题。

“核心部件都是中国自主设计建造”

对实验数据进行比对分析，对主机真空室进行查漏检修……最近，核工业西南物理研究院的一名资深高级技师王金和同事们一起对HL-2M装置进行了新的升级改造，为即将到来的下一轮放电实验做准备。

在新一代“人造太阳”的主机机房，各种管线、机柜围绕在一个巨型“轮胎”状机器周围，令人眼花缭乱。然而，王金却对这里的每一个零件都了如指掌。

“这上面数万个零件，都是我和同事们亲手安装和调试的。”王金言语中透着自豪。

“更为重要的是，装置的核心部件都是中国自主设计建造。”钟武律说。

据介绍，新一代“人造太阳”其设计建造背后，有太多打破国外技术封锁、填补中国空白的故事，大到真空室等核心部件，小到一枚枚特殊的膨胀螺栓，都不断挑战着中国相关工程技术水平极限。

在设计研发初期，科研团队大量调研，走访了10余家大型制造企业，却因设计精度高、制造难度大、薄壁件焊接变形控制难、中国国内无相关经验等原因被告知无法加工。

不过，最终科研团队还是研发制造出了中国首台D形截面特材双层双曲率薄壁件全焊接环状超高真空容器，相关工艺和技术指标达到国际领先水平。

“‘人造太阳’的驾驶员”的愿望

HL-2M装置主机一墙之隔，是装置的中央控制室。9日，聚变科学所控制与信息研究室年轻的“90后”主任李波在控制室内协调有关系统，对外围辅助加热系统进行测试实验。

他还有一个称呼——“‘人造太阳’的驾驶员”。“主要是负责设计打造和运行控制装置的‘中枢神经’，最终实现对等离子体的控制。”李波解释说。

谈起2022年10月HL-2M装置创造的新纪录——等离子体电流首次突破100万安培（1兆安），李波颇显激动。据他介绍，要想实现核聚变发电，首先要实现聚变点火，这是一个先决条件。“就像钻木取火一样，先实现聚变点火，后续只需持续加‘柴’就可持续对外输出能量。”

不过，点一把柴火容易，核聚变点火难。而本次等离子体电流突破100万安培，就意味着等离子体的密度极限和能量约束时间等关键参数有显著提升。“这也就意味着我们距离聚变点火又迈进了重要一步，对中国深度参与目前全球最大的‘人造太阳’——国际热核聚变实验堆ITER实验及自主设计运行聚变堆具有重要意义。”李波说。

据介绍，中国的可控核聚变实验研究始于20世纪50年代，几乎与国际上同步。历经半个多世纪的发展，先后研制了多种类型的磁约束核聚变研究装置，如脉冲磁镜、角向箍缩装置、仿星器、超导磁镜、托卡马克。

2006年，中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度共同签署了ITER项目启动协定，该项目是目前全球规模最大、影响最深远的国际大科学工程之一，同时也是中国以平等身份参加的最大国际科技合作项目，并不断取得了新的突破。如今，中国的磁约束核聚变研究部分技术已达到国际领先水平。

“实现核聚变点火正逐渐走向现实。”对HL-2M这个中国唯一一个具备开展堆芯级等离子体物理实验能力的技术平台，这群“造太阳”的人充满信心，“未来HL-2M将继续有条不紊开展后续实验工作，冲击更高的等离子体电流和离子温度等参数，全面提升核聚变三参数，实现中国‘人造太阳’研究新的飞跃。”

“每一次通过中控厅的大屏幕看到等离子体的夺目亮光，我就觉得它特别美，就像人类第一次看到自己点燃了篝火——发光发亮，充满希望。”李波感慨道，期待中国的一盏盏灯早日被核聚变能点亮。