2025年3月7日晚，由太阳成集团tyc9728、北京现代物理研究中心主办的“太阳集团见好就收9728物理学科卓越人才培养计划讲堂：名师面对面”（第三十六期）在太阳集团见好就收9728理科教学楼108教室举行。中国科学院合肥物质科学研究院研究员李建刚院士应邀讲授“磁约束聚变能源研究现状及未来发展的几个问题”。本期讲堂由太阳成集团tyc9728院长、北京现代物理研究中心主任高原宁院士主持。
从《钢铁侠》中的方舟反应炉到《流浪地球2》中的行星发动机，核聚变一直作为科幻电影中的“硬科技”元素，激发着观众的无尽遐想。然而，从科幻回归现实，银幕上的能源奇迹能否实现？面对地球上80多亿人口对能源的迫切需求，传统的化石能源能否承载人类未来之重？我们是否能够找到更为稳定、可持续的能源解决方案？
李建刚说，核聚变开拓的想象空间远不止“发电”这么简单
李建刚从自己最喜爱的爱因斯坦质能方程E=mc2讲起。他告诉同学们，核聚变反应（即两个较轻的原子核在高温高压环境下结合成一个较重的原子核，并释放出巨大的能量）是太阳燃烧和恒星发光发热的基本原理；这里的反应物是自然界中最轻的元素——氢的同位素——氘和氚，产物是氦（亦称α粒子）和中子。与核裂变相比，核聚变具有燃料来源丰富、排放无污染及固有安全性等显著优势，因此“可控核聚变+可再生能源”被视为解决全球能源危机的“终极答案”之一。
实现受控核聚变反应并获得净能量增益，须满足两个苛刻的关键条件：一是，为了获得足够高的温度、实现点火，等离子体温度（至少高于1亿摄氏度）、等离子体密度、能量约束时间（至少长于1秒）三者之积（称为聚变三乘积）应达到一定的阈值（由英国物理学家劳逊（J. Lawson）提出）；二是，为了实现有效约束、输出足够高的能量，高温等离子体应维持足够长的时间，这就要求面向等离子体的材料在强磁场环境下经受高中子、高热和高辐照的多重考验。
人类对可控核聚变的探索始于上世纪50年代。60年代，苏联物理学家阿齐莫维奇（L. A. Artsimovich）等人发明了托卡马克装置，利用一种轴对称的环形磁场位型及环向等离子体电流约束高温等离子体，将等离子体温度提升至1000万摄氏度以上，成为磁约束核聚变发展史上最重要的里程碑。90年代，欧洲联合环状反应堆（JET）和美国托卡马克聚变试验反应堆（TFTR）开展氘氚聚变实验，验证了实现可控核聚变的科学可行性。与激光（惯性）约束、引力约束相比，托卡马克高约束运行模式被认为是如今解决稳态聚变反应堆前沿物理及工程问题的最有前景的路径。
李建刚说，可控核聚变不仅是高新技术应用与转化的摇篮，更体现出人类命运共同体的重大价值和意义
在全球能源安全、碳中和双重背景下，聚变能已成为科技革命与大国博弈的战略焦点。自上世纪60年代李正武院士、潘垣院士领导创建我国最早的磁约束聚变基地，到90年代霍裕平院士领导中国科学院等离子体物理研究所建成我国第一个超导托卡马克装置HT-7，并在其上作出一批优于其他国家的实验结果，中国在核聚变领域的探索从无到有、从弱到强。
2006年，由中国科学院等离子体物理研究所自主设计、研制并拥有完全知识产权，集超高温、超低温、超高真空、超强磁场、超大电流等尖端技术于一体的世界上第一个全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）正式建成。李建刚笑言：“当我们把一个上亿摄氏度的高温“甜甜圈”放进一个零下269摄氏度的低温容器，再用磁场把它悬浮起来——所有的问题就变得很简单，却也变得很复杂。”此后，“东方超环”一次次冲破极限，创造长脉冲高约束模等离子体运行的多个世界纪录，标志着我国在聚变堆设计、关键部件研制等方面已跻身世界第一梯队，也为全球“人造太阳”建设提供了“打样”参考。今年1月20日，EAST首次实现1亿摄氏度1066秒高质量等离子体运行，被认为是跨越聚变研究从基础科学到工程实践的重大拐点。
李建刚特别提到，“东方超环”不断取得新的突破，不仅得益于我国科技实力质的飞跃、“政产学研金服用”融通发展的机制创新，更离不开我国自2006年以来在参与世界上规模最大、影响最深远的国际大科学工程——国际热核聚变实验堆（ITER）计划过程中汲取的先进经验和共享成果、锻造的自主创新能力，及由此构建的未来中国聚变工业版图和全球合作网络。尽管核聚变实验装置离真正实现发电还有一定距离，但中国科学家从未停下加速奔赴的脚步。作为中国磁约束聚变发展路线图的重要组成部分，紧凑型聚变能实验装置（BEST）3月5日刚刚在合肥未来大科学城完成首块顶板浇筑，计划在EAST的基础上进一步提升核聚变能源的工程可行性和经济性；中国聚变工程实验堆（CFETR）也已在2月下旬完成工程概念设计，将瞄准建设世界首个聚变示范电站。
同学们耳熟能详的《种太阳》传递着让“世界每一个角落都会变得温暖又明亮”的美丽愿望
课后，李建刚与同学们围绕高能量α粒子约束、氘氚聚变的氚循环过程、聚变堆熔盐储能技术、氢硼聚变路线、美国商用核聚变发电厂计划等问题展开热烈的讨论。作为中国磁约束核聚变事业从跟跑到并跑，再到部分领跑跨越式发展四十年的亲历者和“科学岛”精神的传承者，他向同学们发出殷切的召唤：“如果你们怀有献身科学的理想、挑战难题的决心、锐意进取的担当、团结协作的信念，请来加入我们，一起为点亮人类能源梦想贡献智慧和力量吧！”
核物理与核技术全国重点实验室常务副主任王宇钢教授，太阳成集团tyc9728樊铁栓教授、张国辉教授、彭士香研究员、肖池阶长聘副教授、王晨旭助理教授、刘畅助理教授，等离子体物理专业博士研究生，共青团太阳集团见好就收9728委员会“形势与政策”课程部分学生，太阳成集团tyc9728博士研究生培优计划2023级部分入选者等现场出席。
李建刚（一排中右三）、高原宁（一排中右一）等见证同学们发出“让物理学照亮世界、让聚变能点亮未来”的青春誓言
