春节期间，科幻电影《流浪地球2》热映。

影片中，人类计划给地球安装上万座巨大的行星发动机，推动地球开启“流浪之旅”，这些发动机依靠重核聚变产生的巨大能量。

从科幻回归科学，行星发动机造得出来吗？

根据新华社对中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所副研究员王腾的采访介绍，核聚变反应是将两个原子核重新结合，生成一个较重的原子核的过程，其间能够产生巨大的能量，“利用这一能量推动地球，原理上是说得通的。”

然而实现重核聚变绝非易事。“我们当前广泛研究的可控核聚变均采用轻核聚变。”王腾说，相较重核聚变而言更容易实现。

中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）。新华社记者 陈诺 摄

王腾介绍，可控核聚变是目前世界最前沿的重大科学问题之一，经过全人类70余年的共同努力，核聚变研究已从实验装置进入实验堆和工程堆“章节”。“让聚变能推动星球旅行可能为时尚早，但点亮一盏灯大有希望。”

2022年10月19日，中国的可控核聚变装置创造了运行新纪录！中国新一代“人造太阳”装置（HL-2M）等离子体电流突破100万安培！为点亮一盏希望之灯增添光热。现在，就让我们来了解一下“人造太阳”吧！

什么是“人造太阳”？

新一代“人造太阳”不是建在天上的另一个太阳，而是科学家们在地球上建造的一座装置。它如同太阳一样利用核聚变反应来源源不断地释放能量，因而被形象地称作“人造太阳”，其使命就是为人类提供清洁、稳定的核聚变能。

原料从哪儿来？

微观世界有一位极其重要的成员——原子。原子由原子核和核外电子构成，核聚变中的“核”指的就是“原子核”。“聚变”是指一种聚合反应。核聚变是两个较轻的原子核，例如氘（dāo）和氚（chuān），发生聚合反应而生成一个较重的原子核，在此过程中会释放出巨大的能量，即“核聚变能”。

那么，在核聚变反应过程中，为什么会释放出巨大的能量呢？提到这个问题，我们就得请出伟大的科学天才——爱因斯坦。

1905年注定是科学史上不平凡的一年，爱因斯坦面对蜂拥而来的学者、记者，在黑板上写下质能方程：E=mc2 。

从此，数百年来经典物理学中物质与能量的屏障被打破了。质能方程中，E指能量，m指物质质量，它们之间存在简单的正比关系，比值是光速c的平方。光速约等于3×108米/秒，光速的平方就约等于9×1016米/秒，这是一个极为庞大的数字，所以即便是很小的质量亏损，也可以释放出巨大的能量。核聚变正是利用这一点发挥出了核力强大的潜能。

由于核聚变反应过程中，原子核总质量减小，所以自然而然会释放出大量的核聚变能，这些能量如果在瞬间全部释放，将会具有极大的破坏性，氢弹就是利用这一原理研制而成的。而在“人造太阳”装置中，需要将这些能量变得可控，从而缓慢地释放出核聚变能用以发电。

聚变界的“明日之星”

2020年12月4日，中国新一代“人造太阳”（HL-2M)装置建成并实现首次放电，该装置是中国目前规模最大、参数最高的托卡马克装置。

装置建成后备受关注，成果入选由中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的2020年“中国十大科技进展新闻”。它的建成是中国磁约束聚变发展史上的一个重要里程碑，是中国开展堆芯级聚变等离子体物理研究重要的试验平台，将为中国深度参与国际热核聚变实验堆（ITER）计划及未来自主设计、建造聚变堆提供重要技术支撑。

中国新一代“人造太阳”（HL-2M）装置总高度8.39米，直径8米，主机总重470吨，由核工业西南物理研究院联合国内多家单位研制，在装置物理与结构设计、特殊材料研制、材料连接与关键部件研发、总装集成等方面取得多项突破，实现了可拆卸线圈结构，增强了控制运行水平，提升了装置物理实验研究能力。部分技术突破了国外封锁，解决了“卡脖子”问题。

该装置等离子体大半径达到1.78米，小半径0.65米，它的等离子体体积达到国内现有装置2倍以上，等离子体电流能力提高到2.5兆安培以上，等离子体离子温度可达到1.5亿摄氏度，相当于太阳芯部温度的近10倍，能实现高密度、高比压、高自举电流运行。

中国新一代“人造太阳”（HL-2M）装置成为中国聚变界的“明日之星”，在“逐日”征程上，期待它持续不断地刷新中国可控核聚变研究装置一个又一个纪录，创造更多令世人瞩目的成果。

知识拓展

什么是国际热核聚变实验堆（ITER）计划

国际热核聚变实验堆（ITER）计划是目前世界上仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计划，由欧盟、中国、美国、俄罗斯、英国、印度、日本和韩国联合建设，共耗资200亿欧元（约合人民币1640亿元）。

中国于2006年正式签约加入该计划，并参与多个部件（包括核心部件）的制造以及其他方面的工作。

国际热核聚变实验堆计划承载着人类和平利用核聚变能的美好愿望，由它带来的能量以及其他可再生能源将是“地球的奇迹”。

本文综合整理自《知识就是力量》杂志、新华社，《知识就是力量》杂志原文《走，种个“太阳”！》，作者王大江、吴庭、王浩伦、于祺，有删改，原创作品转载请注明来源。