中国「人造太阳」首次实现 1 亿 ℃ 运行，他们真的播种出了太阳
图片：央视新闻 / 新浪微博
如何看待中国「人造太阳」东方超环 EAST 首次实现 1 亿度运行？
土博在读
日本呆的研究所里有个等离子体模拟的小牛，上个月和他吃饭聊天，他说了一句话我非常有感触。他说你们EAST的各种比较成功的实验给我们这些在海外工作的同行科研人员带来了极大的自豪感，这个自豪感来源于别国对于这个行业中国人的尊重，具体体现在国际学术会议上我们中国人的主题邀请报告越来越多了，规格待遇也越来越高了。
实际上，这轮实验之前我就出国了，没有经历这一个具有历史性的时刻，我也是在朋友圈看到的这个新闻。很多人因为我在核能话题下的权重邀请我，坦率地说，我不是做物理的，只能就我所知勉强分析一下，有专业人士还请指出不足。
先做一点引用来进行聚变科普：
“核聚变的第一步是要使燃料处于等离子体态，也即进入物质第四态。等离子体是一种充分电离的、整体呈电中性的气体。在等离子体中，由于高温，电子已获得足够的能量摆脱原子核的束缚，原子核完全裸露，为核子的碰撞准备了条件。当等离子体的温度达到几千万度甚至几亿度时，原子核可以克服斥力聚合在一起，如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行。等离子体的温度、密度和热能约束时间三者乘积称为“聚变三重积”，当它达到10的22次方时，聚变反应输出的功率等于为驱动聚变反应而输入的功率，必须超过这一基本值，聚变反应才能自持进行。”
EAST装置是我国自行设计研制的国际首个全超导托卡马克装置，其主要技术特点和指标是：16个大型“D”形超导纵场磁体将产生纵场强度 BT = 3.5 T ；12个大型极向场超导磁体可以提供磁通变化 ΔФ ≥ 10 伏秒；通过这些极向场超导磁体，将能产生 ≥ 100万安培的等离子体电流；持续时间将达到1000秒，在高功率加热下温度将超过一亿度。
关注聚变实验和EAST装置的人应该还记得我们上上轮实验（2017年）有一则突破，“实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行”李院士曾经说过我们EAST的科学目标就是三个一，“一兆安、1000秒、一亿度”。17，18年的实验分别在时间和温度上都形成了突破。不得不说这样的成果是很值得尊敬的。
搬一个央视的图：
这是一个ITER-like金属钨偏滤器上单零位型。抛开密度因素，从温度上来说我们已经达到了一亿度，因此这无疑是具有里程碑意义的一次实验。从工程的角度来说“在电子回旋与低杂波协同加热下，加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦”。聚变是一个很烧钱的大科学研究课题，具体烧钱在哪里，很大一块就是辅助加热系统，而且当微观粒子加热到一定程度就会对控制，粒子输运等方面提出很苛刻的要求。
回到问题，这次实验的结果是具有现实意义的。如果我们能够稳定重复这样的加热能力，对于我们接下来的工程和理论研究具有指导意义；同时如果在能够重复这样的加热实验的基础上，能够稳步提升约束时间，对于我们工程堆的实现具有非同寻常的意义。从科学和理论到实验实现再到实验稳定复现最后到工程实现，每一步的意义都是现实而且巨大的。
没在知乎爆过照片，今天非常开心，来一张真空室的，纪念去年那一段在EAST大厅搬砖的峥嵘岁月，为了搭建设备连续一个星期的通宵干活儿，睡在大厅里面，饿了叫盒饭在控制室吃，回头看看真的五味陈杂。顺便吐槽一下，在日本，别说真空室了，现在装置大厅都很难进得去。看到母所的成果，才会如此振奋。
问题总结一：到什么程度了？
目前的实验着重的点是单项物理参数的爬升，三重积里程碑式的突破还言之尚早，还需再接再厉
问题总结二：与国外相比什么水平？
美国的托卡马克基本停摆或者正在停摆，激光聚变点火装置还在进行，我们国家也有，但是不在ASIPP。欧洲的托卡马克研究据说除了ITER其他也是经费不足。日本不可小觑，JT60SA如果明年放电他的设计参数是高于EAST的，不过将来我们的CFETR总体要强于他，韩国KSTAR据说很强也值得关注。一圈比下来，如果我们保持一年一个大新闻，领先是迟早的事情。
问题总结三：聚变什么时候商用实现？
这个言之尚早。后期还需要解决的难点问题还有很多，而且只会越来越难。
问题总结四：中性束加热是不是不用了？
还是要用的，就我所知日本LHD装置（仿星器）新的辅助加热设备也会再上一套NBI。目前情况是，好比现在我们有了一匹很野的马，但是我们还没办法完全驾驭它。
聚变原理科普可以看其他答案，不赘述了。
专业研究飞氘
栉风沐雨四十载，薪火相传聚变梦。
说实话，在等离子体研究所（隔壁）呆了五年，对这类大新闻，我已经从激动难耐逐渐变成见怪不怪了。或许，这也是中国强大的一种体现吧。
其实我是做聚变堆面向等离子体材料的，新闻图中些圈亮晶晶的钨金属装甲看到没？那里面就有我们实验室的成果（强行往自己脸上贴钨金）。
这次的突破主要在等离子控制方面，我也不算太了解（坐等大佬科普）。不过一下午收到了好几个邀请，还是写点基础知识，抛砖引玉吧。
- 为什么研究核能？
一个文明有多先进，很大程度上取决于这个文明对能源的利用效率。
远古时期对火的使用，使得我们脱离了茹毛饮血的原始社会。蒸汽机、内燃机的大规模的使用，则使高效利用化石能源成为现实，推开了工业社会的大门。
下一阶段的人类属于什么文明我不清楚。但我知道，人类若想要走出大气层进入群星之间，核能这个科技树是一定要点满的。
原因很简单，地球上没有任何物质的能量密度，能与核能媲美。同样体积的燃料，核能释放的能量，足足是化石能源的几百万倍。
一辆汽车加满油，也就跑个几百公里。但如果有一辆核能汽车加同样体积的核燃料，里程加起来可以绕地球好几...等等我算算...好几万圈了。
- 为什么不能光靠核裂变？
核能的来源是核子（包括质子和中子）间的强相互作结合能。一般认为铁核素 
核裂变的过程通常属于链式反应，也就是一生二，二生四，四生八...这样的过程。只要核燃料浓度超过一定临界值，链式反应就能自发发生，因此实现起来相对简单，目前也已经有了较为成熟的商业化核裂变发电技术。
不过裂变技术虽然相对简单，但消耗的燃料往往只在极端环境下产生（例如铀等锕系元素一般产生于中子星合并过程），因此储量十分有限。此外，裂产物中往往存在大量的长半衰期放射性物质，因此核废料需要特殊处理以避免放射性污染。这些问题都限制了裂变堆的潜力。
- 核聚变好在哪，不好在哪？
与裂变对应的，两个比
聚变有两点好：干净卫生、量大管饱。
聚变产物基本上是稳定的同位素，无辐射污染。少量的中子辐照带来的活化也很好处理，基本上可以认为是一种无污染的能源。
更重要的是，聚变燃料的储量是真的大。海水中平均每6420个氢中就能找到一个氘。氚虽然少，但实际聚变过程中并不被净消耗，而是以类似催化剂的形式循环利用。
2012年的全球年耗能约 
但核聚变也有一点不好，难，贼TM难！
两个原子核聚变在一起，靠的是强相互作用力。这个力的作用范围非常短，因此要把两个原子核凑得非常近才行。
喂喂，两个原子核都带正电，那是同性啊。
咱不是同性恋，强扭的瓜不甜，靠这么近，你不尴尬，我还难受呢。
同性电荷之间长程的库伦排斥力，使得核聚变的反应条件异常苛刻，要把反应物加热到千万乃至上亿摄氏度，才能通过热运动硬生生克服库伦斥力撞在一起，发生聚变反应。
所以，怎么把聚变燃料烧到上亿度的同时，又不把锅底烧穿，是一件很有技术含量的事情。
上亿度的高温当然没有任何材料能承受。所以，科学家们另辟蹊径，选择用磁场来隔空控制因高温电离的燃料，使其不直接接触反应堆容器，这样就不会把锅底少烧穿拉。
这种聚变方式，称为磁约束核聚变。
- 温度、时间、密度
杀头的买卖有人做，赔本的生意没人干。
现在的技术，并不是达不到引发核聚变的要求，而是不划算。
聚变是有成本的，把燃料加热到上亿度要耗能，维持上亿度的高温也要耗能。如果这时候聚变产生的能量低于消耗的能量，那就只能是赔本买卖赚吆喝了。
通常，等离子体温度、密度、以及约束时间越高，能量产出越高，越容易达到能量收支平衡。
去年EAST在高约束模等离子体运行时间上，创造了101.2秒的世界纪录。而这一次，很重要的一个突破就是将等离子体中心温度提高到了1亿度。
李建刚院士曾说，希望能在有生之年看到一盏由聚变能点亮的灯，在中国大陆上亮起。
或许这一次的突破，让我们离点亮这盏灯又更近了一些。
另外，听说爆照能涨粉？
你看我这头，锃光瓦亮，像不像一个小太阳？
认真写科普