果然又有人唱衰。
如果未来美国搞出来了，中国没搞，估计骂得最凶的也是这批人。
中国的大型项目，从来都是一步一个脚印。
载人登月如此，可控核聚变亦如此。
这是过去，中国可控核聚变，东方超环（EAST）踩下的一个个坚实的脚印：
1996年，HT-7U立项国（中国首个超导托卡马克），2003年更名EAST。
2006年9月28日，首次放电20~200KA，实现温度1亿℃，但持续时间不足3s。
2016年1月28日，5000万℃温度持续时间大大突破，达到102s。从此以后，中国人造太阳领先世界。
2016年11月2日，实现对等离子体的稳态高约束，持续时间60s。
2017年7月3日，5000万℃温度的长脉冲稳态高约束，持续时间达到101.2s。
2021年5月28日，超高温度长时间持续，1.2亿℃实现持续101s，1.6亿℃实现持续20s。
2021年12月30日，7000万℃的长脉冲高参数等离子体持续时间突破，达1056s。
2023年4月12日，长脉冲稳态高约束持续时间突破，达到403s。
2025年1月20日，1亿℃高温长脉冲高约束突破，持续时间1066s。
当然，过去的各种报道，往往交代不明。
大众不知所云。
都是各种突破、突破……
一会儿是这个温度持续这个时间，一会儿是那个温度持续那个时间，那究竟突破了个啥？
我这里来详细解释一下。
可控核聚变需要足够高的温度，这个大家都容易理解。
温度足够高，氢核碰撞的能量足够高才能打破强相互作用力，从而发生聚变。
约束足够高，氢核密度足够的大，才能增加碰撞概率，提升反应速率。
太阳内核压强高达2500亿个大气压，氢可以在1500万℃条件下持续聚变。
如果你无法提供这么高的压强，就只能退而求其次，提高温度。
典型托卡马克等离子体压强大约为200-300kPa，也即2~3个大气压。
理想条件下，托卡马克装置内部的聚变材料反应速率如下：
可以看出，氘氚（D-T）聚变是最容易实现的：
氘氚（D-T）大约在1000万℃就会开始反应，氘氘（D-D）需要2000万℃，氘氦3（D-3He）需要5000万℃。
而且，2亿℃附近，氘氚与其它材料具有最大的反应速率差距。一直到10亿℃附近，氘氚的反应速率都有显著的优势。
- 之所以温度超过10亿℃，反应速率反而降低了，是因为温度越高反应截面（粒子发生相互作用的有效碰撞面积或概率）反而更小。
虽然超过2000万℃氘氘和氘氚聚变都足以发生，但温度太低时反应速率过低，1亿℃以上一般认为是氘氚反应堆可行的最低温度。而氘氦3需要10亿℃，氘氘更是需要100亿℃。
所以，现在的托卡马克装置基本都是以实现氘氚聚变为目的。
之所以，1亿℃作为重大突破，便是因为达到了聚变堆门槛。
所以，中国2006年第一次达到1亿℃高温，是非常关键的一步。
要知道，这是「可控核聚变永远需要50年」这个大众文化梗，几乎全民皆知的时代。
2000年以前，任何温度超过1亿℃持续时间都低于1s。
但仅仅只有高温也不行，因为你最终要实现的是「可控」核聚变。
可控两个字背后，那就不简单了。
首先你单单达到高温也不行，你至少主要的高温持续时间要足够的长。
这个阶段的突破，其实是非常艰难的。
要知道，2000年以前持续时间最长的是1996年的法国（Tore Supra），持续120s，但温度仅仅1000~2000万℃。
中国从突破1亿℃的3s，到5000万℃持续102s，用了足足10年的时间，在2016年才达成。
当然，这么高的温度，持续这么长的时间，也让中国的高温脉冲放电，成为世界领先。
接下来也迎来了，中国突破较快的时代。
可见，持续时间的技术突破，重要性并不亚于高温的突破。
但高温持续，仅仅只是聚变条件之一。
你要能实现聚变，氘氚等离子体的浓度必须足够高，所以就必须进行高约束，通过电磁力把这些高速旋转的等离子体，更高密度地束缚在一起。
我们知道，如果我们手上握了一拳头的沙，用劲反而更加握不住。
所以，仅仅束缚在一起还不够，还需要运行足够的稳定。也即，离子体放电要达到一个长期可维持，不再明显随时间演化的状态。
这就是稳态高约束。
于是有了，2016年底，持续60s的稳态高约束突破。
受到装置稳定性、散热等工程条件的各种原因，稳态高约束不可能一直持续下去。那么不断各种优化现有装置，尽可能的实现长时间维持高约束的稳态放电。
那它就是长脉冲稳态高约束。
在相同的5000万℃高温，实现长脉冲稳态高约束，并持续接近的时间（100s出头），中国仅用了1年的时间。
接下来是冲击更高的温度，以及更长的稳态持续时间。
接下来又是分步实现。
2021年率先达成1亿℃级别高温的长时间持续，年底实现7000万℃亚亿级高温的长脉冲高参数，超长时间持续，也即达到1056s，接近20分钟。
在高温持续时间上，来到了真正工业级的门槛上。
2023年，在高质量长脉冲的基础上，使得等离子体的约束更强、更优秀的稳态，总持续时间略微降低，但也达到了403s。
到了2025年初，终于把1亿℃高温的长脉冲高约束，做到了1066s的工业级门槛的持续时间。
长达20多年的运行和不断突破，EAST其实已经达到了瓶颈，或者说是达到了设计上限。
未来要实现工程堆，乃至于原型电站，还需要迈出更多的一步步的坚实步伐。
其中，仅仅要实现工程堆，就需要更多的长脉冲稳态高约束研究。
显然东方超环的配置对于未来来说，已经不太够。
中国BEST的建设就变得非常重要了起来。
可控核聚变要真正的工业化，必须使能量产出大于能量消耗。
也即，聚变增益Q值（产出/消耗）大于1。
Q_{E}\equiv\frac{P_{fus}}{P_{heat}}=\frac{1}{\eta_{heat} f_{recirc} \eta_{elec}(1-f_{ch})}
然而可控核聚变要持续运转，输出热量成为后续聚变输入能量，通常需要Q大小在2~4之间。
考虑到系统自身的能量损失，Q值实际需要5~8。
目前世界范围内的实验装置，主要目标是实现Q＞1。
长时间的高温持续，是Q＞1的关键。
而过去20时间的长脉冲稳态高约束突破，已经让Q＞1变成了实际可行，已经不单单是理论上。
只需要相关装置设计达到，就自然而然能实现。
所以，中国BEST的设计，直接就是Q＞1。
也即，未来主要在实现Q＞1的条件下，进行各种实验。
这方面主要与中国竞争的，正是美国。
美国的SPARC，设计也是Q＞1。
而在Q值上限上，中国BEST的最大设计是Q=5。美国SPARC的则是 Q_{physics} 能达到11。
这里和Q不同的是，美国的代表的是等离子自身的Q值，而不是整个装置放电的Q值。
根据预期是否悲观和乐观，能达到的放电Q值大约为1~5。
也即，在设计上中国BEST和美国SPARC，基础放电Q值和最高放电Q值，基本相当。
整体1~5。
当未来 Q=1~5 的技术足够成熟后，再反扑到工程堆。
那么设计上限 Q＞10 的工程堆，就有望把放电能力，提高到真正的电站级水平。
所以，中国 BEST 核聚变装置的核心意义，并不在于发不发电。而是在于发电要做到 Q＞1，甚至更高。
同时在这个的基础上做到足够稳定、持续时间就够的长。然后再把相关的成果反哺到工程堆，甚至是未来的原型电站上。
它不是让你一口吃撑大胖子，而是未来技术关键突破的极其关键的一口。
中国的工业堆CFETR的设计和建设，正是按照Q＞10来的。
实现等离子体中心场强5.0T，纵场超导磁体最高磁场11T，以及超导中心螺管磁体最大可提供165wb伏秒的物理设计要求。
CFETR的配置和高要求，以及目标都不亚于国际托卡马克（ITER）。
从另外一个角度来说，即便未来ITER失败了，中国也可以单干。
当然，未来可控核聚变电能要足够的廉价，可能需要Q＞30。这个目标，可能需要未来的原型电站来解决了。
但无论怎么样，21世纪以来，中国为主的可控核聚变技术突破线路，是非常清晰的。
一步步的脚印、一步步的台阶。
未来的目标、计划，也随着技术的不断突破，越来越清晰。
同样是「可控核聚变需要50年」，在梦想家手里和实干家手里，将会是截然不同的结果。
回望整个人类技术史。
面对跨时代的，前所未有的高难度技术突破。
有人敢想敢做。
有人只敢想不敢做。
有人想都不敢想。
