日升日落，亘古不变，太阳为地球带来了光明，植物通过光合作用产生氧气，使得人类在地球的生存成为可能。从古至今，人类对太阳都有着很复杂的感情，从崇拜到了解认识，再到利用太阳能甚至再造太阳的过程，也是人类科技不断进步的过程。

什么是人造太阳？

在知道什么是人造太阳之前，我们需要先了解一下太阳。不同于地球这个坚硬球体，太阳是一个气体星球，表面温度可达5500℃，其中超过70%的质量都是氢。太阳内部时刻发生着核聚变，并向外辐射能量。

2个质量轻的氢原子核聚合在一起，形成1个质量重的氦原子核，同时减少的一部分质量转变为能量释放出来，成为太阳的光和热，在传播过程中能量不断损失，照耀到地球上的阳光温度已经降低到人类可以承受的范围。

与核聚变相对的是核裂变，核裂变是通过中子轰击重核导致重核分裂成较轻的原子，同时释放出的中子继续轰击重核，产生链式反应。我们常说的原子弹就是依据核裂变的原理，核裂变的同时会产生放射性，福岛核电站事件就是核裂变放射性原子的泄漏。

核聚变的过程不会产生放射性原子，而且相对于核裂变来说更加可控，可控的核聚变基础就是我们说的人造太阳。并且，这种能源是清洁高效的，不会产生加剧温室效应的二氧化碳气体，是一种可持续的能源。

2020年12月4日，中国人造太阳环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并首次成功发电。它的离子体电流可达3兆安培，等离子体温度达到了1.5亿摄氏度，约是太阳核心温度的十倍。

人造太阳如何运转？

人造太阳的核心温度可达上亿度，目前人类还没有找到哪种材料可以受得了如此高的温度，要造人造太阳，首先要解决的一个问题就是如何让反应设备承受住核聚变的高温。聪明的科学家想到了用磁场隔绝核聚变高温和设备的接触。

将一段铜线缠绕成螺线管状，再通上电流就可以产生磁场，将氢的同位素氘和放入到螺线管的磁场中加热变成等离子体。等离子体是原子被电离后产生的带电气体，其中含有带有正负电荷的离子，我们在生活中常见的闪电就是一种等离子体。

科学家采用了真空加热的方式对等离子体进行加热，因为我们通常认为没有任何物质的空气也是一种介质。空气中有各种各样的气体分子，等离子体的温度会通过空气扩散出去，这无疑造成了能量的损耗。

而真空环境可以隔绝等离子体中的温度向空气中的传播，减少了能量损耗，降低将等离子体加热到1.5亿摄氏度的成本，同时隔绝的温度也不会损害到周围设备的运行，一举两得。

在高温高压的条件下，发生核聚变反应，氢核结合形成氦核，释放的能量加热水，使水沸腾成为水蒸气，流动的水蒸气提供动能，推动发电机发电，电能可以通过线路到达千家万户，这一过程实现了热能到电能的转换。

人造太阳的挑战

人造太阳需要一个巨大磁场，以国际热核聚变实验堆（ITER）为例，它的磁场达到了13万高斯的能量，而地球磁场的能量仅仅只有0.3万高斯，磁场能量足足是地球的43倍。如此巨大的能量都需要电流来提供，这就要求投入巨大的电能。

再者，通电的导体都是有电阻的，电阻会发热，并且电流越大电阻发热越严重，这会造成设备的损耗。科学家发现，在温度达到绝对零度下，导体电阻接近零，会达到超导状态。于是在一个人造太阳中，出现了上亿高温与绝对零度的两重天，它们的攻克难度都是巨大的。

高温的等离子体非常活跃，磁场一旦不稳定发生了偏倚，就会使得其中的等离子体发生逃逸，等离子体带着上亿度的高温四处冲撞，极具破坏性和危险性，如何保持稳定的磁场也是需要攻克的一个难题。

2017年，中国的人造太阳装置实现了101秒持续稳定发电，创世界纪录。2023年4月，中国的人造太阳实现了403秒持续稳定发电，再次刷新了世界纪录，部分核心技术处于世界领跑地位。

中国的人造太阳从跟跑，到追赶，再到领跑，取得的成绩让人喜悦的同时也代表了我国未来能源接续的希望，以如今的发展来看，实现可控核聚变值得期待，未来的人造太阳产能也有望实现。