有這樣一個地方，這樣一群人，四周圍是水位於島上，遠離城市但島上設施一應俱全。
島上人員每天工作累了，可以打打球或者進行其他娛樂活動。至於他們工作所用的器材，毫不客氣的說應該是當下世界裏最硬核的了。
因為，這個「島」和這群人的存在，本身就代表了科研的最前列。他們在這裏研發「人造太陽」。
「人造太陽」的實驗裝置是怎麽樣的
「人造太陽」是核聚變的俗稱，因為我們每天看到的太陽，它能產生巨大能量，就是因為無時不刻在進行核聚變活動。
假設我們也掌握了核聚變技術，能源問題就能一勞永逸解決，煤炭、石油、天然氣這些石化能源也將全部被淘汰。這一切，就是核聚變研究的背景。
理論上，還在上世紀20年代，科學家就逐步了解了太陽在進行核聚變的過程。等到上世紀30年代初，現代核聚變研究的方向和理論基礎基本都搞定了。
之後20多年，人類利用逐步掌握的核聚變技術，成功引爆了氫彈。彼時，原子彈背後的核分裂，以及圍繞可控核分裂的發電技術，已經在推行並逐步套用到了現實中。
科學家本來以為，很快也將掌握可控制的核聚變技術，然而接下來的研究卻發現並不是那回事。
因為，可控核聚變反應，整個過程需要的溫度級別要達到千萬攝氏度甚至過億才行，如果溫度達不到要求，核聚變也就無法實作。
目前，地球上已知最耐高溫的材料是鎢，可3000℃就能讓鎢融化。也就是說，人類要想使用某種載體來實作核聚變的過程，這一研究思路是行不通的。
就這樣，科學家後來轉變思路， 決定利用磁場來約束高溫核聚變的燃料。 從上世紀五六十年代開始，相關研究就從理論轉向了現實。
在這期間，各大國都先後推出了可控核聚變的實驗裝置。60年代，蘇聯的托卡馬克實驗裝置取得了突破，從那之後，各國在這一技術的基礎上開啟了研發高潮。
中國現在「人造太陽」計劃所使用的實驗裝置，也是在這一基礎上研發升級而來的。它的全稱叫全超導托卡馬克核聚變實驗裝置，中文簡稱又叫東方超環，英文簡稱為EAST。
目前，該實驗裝置就位於文章開頭所說的島上。從設計到建造，全部是自主化，而且在投入實驗後，它已經突破了多項世界記錄。
遠遠的看起來，它猶如一個巨型的圓圈，外圍罩著它的結構猶如兩座大樓。裝置整體的高度超過了4層樓。
利用強磁場的約束，是該實驗裝置的核心。在實驗裝置的中間是真空室，真空室外面的結構是可以通電執行的線圈。
開啟運作的時候，實驗裝置的內部會產生強大的磁場， 等離子體會被加熱到很高的溫度，進而核聚變反應才會形成。
為什麽要將實驗裝置造的這麽大，因為理論上實作反應的溫度要到上億攝氏度，而約束其反應的強磁場，就需要大型器材才能產生。
該實驗裝置不但大，實驗耗費更是驚人。機器只要開動一次，每天的花費不算其他至少就需要107萬。
雖然耗費巨大，但目前包括中國在內的多個大國，都在核聚變領域爭分奪秒的研究。在科學家看來，核聚變一旦取得重大突破，對人類來說就意味著發展真正達到了可持續且無汙染的程度。
懷揣著同樣的夢想，目前在「島」上工作的徐國梁，當初高中畢業考大學，依然選擇了科研領域的專業。
位於合肥的科學島
這座島位於合肥城郊，EAST的研究團隊，隸屬於中科院合肥物質科學研究院。徐國梁在上高中的時候，從新聞中得知國家正在核聚變領域進行研究，從此便萌生了打造「人造太陽」的想法。
他在高中畢業後學了理科專業，2019年博士畢業後，正式成為了合肥城郊島上的一員。徐國梁所在的研究小組，負責的方向是等離子體和材料的相互作用。
小組成員都是和他一樣的青年研究人員，大家都懷揣著一樣的夢想。他們的主要任務，便是在溫度增高的情況下，盡可能提高所用材料的使用壽命。在整個研究中，他們所負責的領域是很關鍵的。
因為研究技術的特殊性，徐國梁在內的一種科研人員，相當於處在一個獨立而封閉的環境中。
所在區域四周圍都是水，而且遠離了城市的喧囂。雖然環境封閉，但是島上從工作到生活，各種設施一應俱全。除了醫院、宿舍、食堂這些基礎設施外，島上甚至還專門設定了學校。
對科研人員來說，沒有了任何後顧之憂，方可專心致誌的開展科研工作。在這個過程中，徐國梁在內的團隊，和整個EAST研究整體，攻克了很多難關。
比如在實驗裝置中，強磁場的環境必須得相當穩定，否則反應過程就無法持續。而要達到強磁場的環境，超導材料又成為重中之重。
實驗裝置真空室外圍纏繞著的線圈，那一根根的線既要纏繞有序，還要留下空隙，同時又要滿足磁場環境維持線圈的不斷。在這個過程中，團隊實驗了很多次，終於得到了不會斷裂的銅線。
這僅僅是研究的冰山一角，徐國梁所在的小組，此前要搭建測量粒子的能譜器材，整個過程持續了3年時間。該器材啟用後，是為實驗過程中提供數據支持的。
在此之前，其他國家在這一領域的研究中，並沒有科研團隊去做類似的器材。沒有可供參考的經驗，所以在選用探測器以及如何收集粒子方面，科研人員只能摸索著前進。
從零到1，從無到有，圍繞核聚變實驗的研究，整個團隊在不同的研究方向上，各自貢獻和發揮著自己的力量。
以測量粒子的能譜器材為例，研究小組在2020年的時候取得了突破，並且很快就運用到了實驗之中。
正因為整個團隊一直在前進，中國在核聚變領域的研究，才能一次次獲得突破。
403秒，打破世界最長時間執行
2023年4月，東方超環一如往常開機工作。這一天， 它實作了時長達403秒的長脈沖高約束模等離子體執行。 這一時間，再次打破了世界的記錄。
什麽意思呢？通俗點說時間越長，意味著實驗裝置執行的可靠性和穩定性進一步得到了提升。同時也意味著，為下一步研究探索該技術方向在可控核聚變領域的套用性上，又往前邁進了一步。
實驗的終極方向， 就是為了進一步驗證利用強磁場約束的方式，能夠達到可控核聚變的整個反應過程。未來持續的時間更長，並且執行很穩定的話，那反應過程就能用來發電進而產生能源了。
是的你沒看錯，宇宙的盡頭就是發電。此前，人類已經掌握了可控核分裂的技術，並且利用該技術而打造的核電站已經執行多年了。
只可惜核分裂的環境風險很難消除，安全問題不容忽視。而核聚變就不同了，理論上在反應過程中是零汙染源產生的，實際中產生的核汙染源，數量相比核聚變也相當少。所以，這才是各國拼命研發的主要原因。
中國在該領域的研究，目前處在絕對的第一梯隊。而且在這之前，其穩定執行的時間也已經多次打破記錄了。
從20秒到101秒，再到2023年的401秒，執行時間在不斷延長，執行過程中產生的溫度同樣也在打破記錄。
起初是5000萬攝氏度，後來上升到了1億攝氏度，再後來又上升到了1.2億和1.6億攝氏度。 溫度的升高，類似於在模擬太陽內部的環境，進而核聚變反應的過程才能呈現出來。
中國不但走在了研究前列，有自己的實驗裝置，在國際熱核聚變實驗堆計劃中也有參與。該計劃打造的實驗裝置，位於法國南部地區。按照預定時間，2025年時就能正式開啟測試。
在全世界的研究領域，除了EAST所代表的技術方向外，也還有另外的研究技術方向。
誰能率先取得突破
像中國的東方超環，實驗裝置規模巨大，光是打造過程就需要大量資金，因此世界其他國家在這一方向上的研究，也只有政府才能承擔得起費用。
除了這一方向外，世界上還有球形反應堆裝置。相比於中國的東方超環，後者在整體的造型上相對小一些，但真實的體積其實也不小。
後者所用的也是強磁場約束，所用器材和技術試圖以更小的功率，產生更強的磁場。在一些研究者看來，球形的反應堆執行成本較低，適合私營公司或者個人在核聚變領域的研究。
從國外的研究情況看，除了政府在推動研究外，世界上的一眾超級富豪也該領域投入了研究資金。
截止到2022年，核聚變研究領域，私人的投資規模已經將近50億美元。尤其是在美國，私人投資該領域的規模最大。全世界80%的私人投資資金，都流向了美國的公司。
而在一些科學家看來，不管由誰在這一領域研究，下一步各方的力量應該盡可能匯聚到一起，只有這樣核聚變的實質性突破才能更快到來。
結語
目前的趨勢是，政府主導的科研專案比如中國，無疑處在最前列。不過，下一步的實驗無疑還要繼續進行， 而要想在技術上取得更大突破，技術、安全、成本等問題都要逐一解決。
從研究角度看，政府主導的研究更紮實，也更註重技術形成的穩定性和系統性。而私人企業在該領域的研究，因為投資收益回報的問題，更急於求成一些。
然而從核聚變本身去看，技術形成，並從實驗落地套用，究竟還有多長的路要走，目前誰都給不出確切的時間表。也許是幾十年，也許很快就會有實質性突破，一切都還不在可控範圍。
參考資料：
【中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所EAST團隊——準備著，點亮「人造太陽」】 人民日報 2022年6月10日
【403秒！EAST實作世界上最長時間高約束模等離子體執行】 科技日報 2023年4月13日
