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— 《进步者日报》编辑部 / La rédaction
2026年1月，中国EAST托卡马克装置实现了格林沃德极限1.3至1.65倍的稳定电子密度，首次超越这一40年来制约聚变反应堆密度的理论屏障。这一进展可能推动聚变反应堆向更紧凑、更低成本的方向发展，加速聚变能源商业化。
实验证实了等离子体-壁自组织（PWSO）理论预测的”无密度极限”运行状态，为商业聚变反应堆开辟了路径。聚变功率与密度的平方成正比：燃料浓度翻倍，能量输出可增加四倍。
EAST托卡马克打破四十年密度天花板
40年来，聚变等离子体始终受困于同一道密度壁垒。燃料浓度过高，反应堆会在数秒内因连锁不稳定性而崩溃。这一经验极限被称为格林沃德密度，是聚变领域最棘手的约束之一——等离子体密度越高，功率输出越大，但密度极限恰恰卡住了这条路。
格林沃德极限并非严格的物理定律，而是一种可用数学描述的观测现象，用于预测托卡马克中等离子体密度在失稳崩溃前的上限。当等离子体密度升高时，等离子体辐射的能量增多，边界冷却加快。反应堆壁的原子一旦进入等离子体，这一过程会进一步恶化。
EAST（先进实验超导托卡马克）位于合肥，由中国科学院自2006年起运行。装置大半径1.85米，小半径0.4至0.45米，环向磁场最高可达3.5特斯拉。EAST是全球首个采用铌钛环向和极向线圈的全超导托卡马克，专注于高性能稳态等离子体运行研究。
中国团队通过控制等离子体-壁相互作用绕过不稳定性
由华中科技大学和中国科学院研究人员组成的EAST团队，在启动阶段采用电子回旋共振加热（ECRH）并提高初始气体压力，从根本上改变了燃料与反应堆钨壁的相互作用方式。
等离子体-壁相互作用是污染的首要来源。高能粒子撞击金属表面，剥离出重原子，这些原子辐射能量，冷却等离子体核心并引发不稳定性。EAST团队主动降低边界温度，抑制这一侵蚀过程。边界更冷，燃料更纯净，密度得以提升而不触发通常的失稳惩罚。
钨壁是关键因素。此前在碳涂层托卡马克上的实验始终停留在常规状态。金属表面配合启动调节，创造了等离子体与壁之间自组织的条件——PWSO理论早有预测，但实验直到此次才给出明确验证。
实验数据超越现有国际纪录
2024年5月，美国DIII-D托卡马克团队曾将格林沃德极限超越20%。EAST实验实现了约6至7秒的持续等离子体放电，密度比格林沃德极限高出65%，明显高于美国实验的结果。更高的密度与更长的持续时间相结合，表明这种方法能实现更稳定的运行模式。
此次突破证实了PWSO理论：等离子体边界不稳定的一个主要原因，在于等离子体动力学与壁面条件通过杂质辐射发生的相互作用。采用电子回旋共振加热和预充气体压力可降低杂质水平，从而支撑更高密度，超越格林沃德经验极限。
EAST此前于2025年1月创下等离子体持续1066秒的纪录。2025年2月，法国WEST托卡马克在高约束模式下将这一纪录延长至1336秒。
聚变能源市场加速走向商业化
这项工作并未同时解决点火所需的密度、温度和约束时间三个变量，但它松开了其中最严苛的一道限制。在比原有上限高1.6倍的密度下运行，意味着反应堆可以在不增大体积的前提下输出更多功率。这一方法无需连续注入燃料弹丸或其他复杂供料系统。
全球聚变能源市场预计2030年规模达4296亿美元，2040年升至8403亿美元。上述预测以2030年为聚变能源商业化起点。
中国构建聚变产业生态系统
中国核工业集团（CNNC）旗下子公司中国聚变能源有限公司（CFEC）已在上海揭牌，注册资本150亿元人民币（约21亿美元）。公司的定位是推动中国聚变工程与商业化的创新主体，负责开发技术研究和资本运营平台。
工程团队计划基于BEST项目建造一座聚变工程示范反应堆，商业运营预计在2040年至2050年间启动。过去十年，商业聚变企业已累计融资逾90亿美元，越来越多的国家政府将聚变视为当代”太空竞赛”。
中国在等离子体密度上取得这一进展，恰逢全球聚变竞争提速之际。分析人士认为，中国将进一步加大聚变投入，利用其资源调配能力和有别于西方的监管机制争夺战略主导地位。凭借其经济体制的集中决策方式及能源技术投资模式，中国已在聚变领域扮演重要的全球角色。
EAST的实验结果改变了外界对托卡马克能力上限的判断。密度极限过去被视为嵌入物理规律的硬约束。EAST的数据表明，它更像一道可以绕过的坎——前提是从正确的起点出发。在全球商业聚变竞争日趋激烈的背景下，对密度的掌控或许会成为中国在未来能源技术格局中的重要筹码。
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