聚变科普 -- 托卡马克的发展历程与里程碑

引言

上期我们介绍了托卡马克的工作原理，解释核聚变反应在托卡马克中如何实现，以及为何它被认为是实现可控核聚变的关键。本期我们回顾托卡马克技术的发展历程，突出各个阶段的关键里程碑，介绍该技术从理论到实验室实践的演变。

在科学的征程中，托卡马克如同一颗耀眼的星辰，引领着人类对能源无尽可能性的追求。本期我们将穿越时光的长河，追溯托卡马克技术的发展历程，揭示其中的关键里程碑，探寻其从理论构想到实验实践的宝贵经验。这是一场关于人类未来能源的时空之旅，让我们携手探寻托卡马克的发展脉络，见证科技的进步，迎接清洁能源的曙光。

托卡马克的诞生

托卡马克技术最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候，托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。1954年，第一个托卡马克装置在原苏联库尔恰托夫原子能研究所建成。

诞生的第一步（1968年）

1968年，苏联的T-1设备标志着托卡马克的初生。尽管规模较小，但T-1为后来的研究奠定了实验基础。这一时刻被认为是托卡马克技术发展的第一步，标志着从理论迈向实验的重要阶段。

世界范围的合作(ITER的发展)

1985年，美国里根总统和前苏联戈尔巴乔夫总统，在一次首脑会议上倡议开展一个核聚变研究的国际合作计划，要求“在核聚变能方面进行最广泛的切实可行的国际合作”。这就是国际热核聚变实验堆（ITER）的起源。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。该计划将集成当今国际上受控磁约束核聚变的主要科学和技术成果，首次建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆，将研究解决大量技术难题。

21世纪初，ITER计划成为国际核聚变研究的巅峰之作。欧洲、美国、中国、印度等国家齐心协力，共同建设这一庞大而先进的托卡马克实验堆。ITER的推进不仅是技术上的飞跃，更是国际合作的典范，为托卡马克技术的未来奠定了坚实基础。

各个国家的发展

在托卡马克技术的发展过程中，各个国家都做出了重要的贡献。例如，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在2023年4月12日创造了新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。这一突破的主要意义在于“高约束模式”，在这种模式下，粒子的温度、密度都大幅度提升，这为提升未来聚变电站的发电效率，提供了可能。

泰国的托卡马克1号装置（TT-1）：2023年7月25日，由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所与泰国核技术研究所合作建设的泰国托卡马克1号装置（TT-1）在泰国正式交付并投入物理实验。这是泰国乃至东盟国家首个托卡马克装置，同时帮助泰国培养了一支聚变研究青年人才团队。

全球聚变装置的发展：全球目前有超过130个公共和私人实验聚变装置在运行、建造或计划建造中，它们采取产生聚变反应的不同方案，设计多种多样。30多个国家已进行不同类型的核聚变装置实验，通常成功实现了核聚变反应，但时间很短，也未产生有用的能量。在世界各地，研究人员和工程师正在探索不同的聚变装置设计，以推动进展。

以上就是托卡马克技术的发展历程和关键里程碑，这项技术从理论到实验室实践的演变过程中，各个阶段都有其重要性和独特性。

参考

https://baike.baidu.com/item/%E6%89%98%E5%8D%A1%E9%A9%AC%E5%85%8B/476241

https://www.iaea.org/zh/newscenter/news/tuo-qia-ma-ke-fang-xing-qi-ji-yu-ji-guang-de-gai-nian-he-qi-ta-gai-nian-he-ju-bian-zhuang-zhi-de-quan-qiu-shi-jiao