15年、98958次实验！这个大科学装置，专做人类没做过的事( 二 ) 作者

回望过去的15年，东方超环一次次挑战极限：
2012年，东方超环打破世界纪录，获得超过400秒的2000万摄氏度高参数偏滤器等离子体，并获得稳定重复超过30秒的高约束等离子体放电；
2016年，东方超环获得超过60秒的完全非感应电流驱动（稳态）高约束模等离子体，成为世界首个实现稳态高约束模运行持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置；
2017年，东方超环实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，创造了新的世界纪录；
2018年，东方超环实现加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦，在电子回旋与低杂波协同加热下，等离子体中心电子温度达到1亿摄氏度；
2021年，东方超环又一次创造新的世界纪录。
从这份成绩单可以看到，近5年，东方超环进入了“丰产期” 。“这主要是因为2015年东方超环完成了第一次全面升级，装置能力得到了大幅提升。”中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所副所长徐国盛告诉《中国科学报》。
人才队伍的壮大，是东方超环近5年持续出现重大突破的另一个原因。
“从2006年东方超环建成到2016年， 10年时间，我们的科研人员不畏艰难、坚持创新，探索出托卡马克稳态运行的有效方案，科研队伍在人员数目和研究水平上有了显著提升。”徐国盛说。
合作，革新，再冲刺
在东方超环建成的2006年，中国核聚变领域还经历了另一件大事——正式签约加入国际热核聚变实验堆（ITER）计划。
这是全球最大的实验性托卡马克核聚变反应堆装置，集成了当今国际上受控磁约束核聚变的主要科学和技术成果，是人类受控核聚变研究走向实用的关键一步。
这也是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，中国、欧盟、俄罗斯、美国、日本、韩国和印度七方30多个国家参与其中。
与ITER外形相似但比ITER更早投入运行的东方超环，无论是在工程建设上还是在物理研究上，都为ITER项目提供了可借鉴的经验。
“东方超环的下一个目标之一，就是演示ITER设计运行时间尺度高约束模式等离子体稳态运行的可行性。”徐国盛说。
作为中国为人类命运共同体作贡献的重要平台， ITER项目也成为我国发展自身聚变工程实验堆的有力支撑。
“近年来东方超环取得的系列原创性重大成果，以及深度参与ITER计划取得的成果和经验，都为未来中国聚变工程实验堆的建设和运行奠定了坚实的科学和工程基础。”徐国盛说。
接下来，在以往成果和国际合作经验的基础上，东方超环还将探索在更长时间尺度下的高温等离子体运行——数百秒时间尺度维持等离子体芯部电子温度超过1亿摄氏度的稳态运行。
“东方超环是一个自身不断进步的系统，需要通过升级改造来不断提升系统能力，挑战工程参数，突破其运行极限，逼近核聚变所需要的等离子体条件。”徐国盛说。
除了推着东方超环一步步挑战极限外，科学家们还有更宏伟的目标。“中国磁约束核聚变研究的最终目标就是要率先在中国实现核聚变发电。”徐国盛说。
对于中国核聚变研究的科学家来说，最值得期待的就是我国尽早开始建设和运行聚变工程实验堆。
徐国盛介绍，近些年，在科技部的支持下，我国科学家已完成了未来中国聚变工程实验堆的概念设计、物理设计和工程设计，并进行了一些关键部件的预研。
正在建设的“聚变堆主机关键系统综合研究设施”（CRAFT）也将成为国际磁约束聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究平台，可为我国开展聚变堆核心部件研发和建设提供技术基础。