2025年3月7日晚，由beat365官方网站、北京現代物理研究中心主辦的“beat365物理學科卓越人才培養計劃講堂：名師面對面”（第三十六期）在beat365理科教學樓108教室舉行。中國科學院合肥物質科學研究院研究員李建剛院士應邀講授“磁約束聚變能源研究現狀及未來發展的幾個問題”。本期講堂由beat365官方网站院長、北京現代物理研究中心主任高原甯院士主持。
從《鋼鐵俠》中的方舟反應爐到《流浪地球2》中的行星發動機，核聚變一直作為科幻電影中的“硬科技”元素，激發着觀衆的無盡遐想。然而，從科幻回歸現實，銀幕上的能源奇迹能否實現？面對地球上80多億人口對能源的迫切需求，傳統的化石能源能否承載人類未來之重？我們是否能夠找到更為穩定、可持續的能源解決方案？
李建剛說，核聚變開拓的想象空間遠不止“發電”這麼簡單
李建剛從自己最喜愛的愛因斯坦質能方程E=mc2講起。他告訴同學們，核聚變反應（即兩個較輕的原子核在高溫高壓環境下結合成一個較重的原子核，并釋放出巨大的能量）是太陽燃燒和恒星發光發熱的基本原理；這裡的反應物是自然界中最輕的元素——氫的同位素——氘和氚，産物是氦（亦稱α粒子）和中子。與核裂變相比，核聚變具有燃料來源豐富、排放無污染及固有安全性等顯著優勢，因此“可控核聚變+可再生能源”被視為解決全球能源危機的“終極答案”之一。
實現受控核聚變反應并獲得淨能量增益，須滿足兩個苛刻的關鍵條件：一是，為了獲得足夠高的溫度、實現點火，等離子體溫度（至少高于1億攝氏度）、等離子體密度、能量約束時間（至少長于1秒）三者之積（稱為聚變三乘積）應達到一定的阈值（由英國物理學家勞遜（J. Lawson）提出）；二是，為了實現有效約束、輸出足夠高的能量，高溫等離子體應維持足夠長的時間，這就要求面向等離子體的材料在強磁場環境下經受高中子、高熱和高輻照的多重考驗。
人類對可控核聚變的探索始于上世紀50年代。60年代，蘇聯物理學家阿齊莫維奇（L. A. Artsimovich）等人發明了托卡馬克裝置，利用一種軸對稱的環形磁場位型及環向等離子體電流約束高溫等離子體，将等離子體溫度提升至1000萬攝氏度以上，成為磁約束核聚變發展史上最重要的裡程碑。90年代，歐洲聯合環狀反應堆（JET）和美國托卡馬克聚變試驗反應堆（TFTR）開展氘氚聚變實驗，驗證了實現可控核聚變的科學可行性。與激光（慣性）約束、引力約束相比，托卡馬克高約束運行模式被認為是如今解決穩态聚變反應堆前沿物理及工程問題的最有前景的路徑。
李建剛說，可控核聚變不僅是高新技術應用與轉化的搖籃，更體現出人類命運共同體的重大價值和意義
在全球能源安全、碳中和雙重背景下，聚變能已成為科技革命與大國博弈的戰略焦點。自上世紀60年代李正武院士、潘垣院士領導創建我國最早的磁約束聚變基地，到90年代霍裕平院士領導中國科學院等離子體物理研究所建成我國第一個超導托卡馬克裝置HT-7，并在其上作出一批優于其他國家的實驗結果，中國在核聚變領域的探索從無到有、從弱到強。
2006年，由中國科學院等離子體物理研究所自主設計、研制并擁有完全知識産權，集超高溫、超低溫、超高真空、超強磁場、超大電流等尖端技術于一體的世界上第一個全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）正式建成。李建剛笑言：“當我們把一個上億攝氏度的高溫“甜甜圈”放進一個零下269攝氏度的低溫容器，再用磁場把它懸浮起來——所有的問題就變得很簡單，卻也變得很複雜。”此後，“東方超環”一次次沖破極限，創造長脈沖高約束模等離子體運行的多個世界紀錄，标志着我國在聚變堆設計、關鍵部件研制等方面已跻身世界第一梯隊，也為全球“人造太陽”建設提供了“打樣”參考。今年1月20日，EAST首次實現1億攝氏度1066秒高質量等離子體運行，被認為是跨越聚變研究從基礎科學到工程實踐的重大拐點。
李建剛特别提到，“東方超環”不斷取得新的突破，不僅得益于我國科技實力質的飛躍、“政産學研金服用”融通發展的機制創新，更離不開我國自2006年以來在參與世界上規模最大、影響最深遠的國際大科學工程——國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃過程中汲取的先進經驗和共享成果、鍛造的自主創新能力，及由此構建的未來中國聚變工業版圖和全球合作網絡。盡管核聚變實驗裝置離真正實現發電還有一定距離，但中國科學家從未停下加速奔赴的腳步。作為中國磁約束聚變發展路線圖的重要組成部分，緊湊型聚變能實驗裝置（BEST）3月5日剛剛在合肥未來大科學城完成首塊頂闆澆築，計劃在EAST的基礎上進一步提升核聚變能源的工程可行性和經濟性；中國聚變工程實驗堆（CFETR）也已在2月下旬完成工程概念設計，将瞄準建設世界首個聚變示範電站。
同學們耳熟能詳的《種太陽》傳遞着讓“世界每一個角落都會變得溫暖又明亮”的美麗願望
課後，李建剛與同學們圍繞高能量α粒子約束、氘氚聚變的氚循環過程、聚變堆熔鹽儲能技術、氫硼聚變路線、美國商用核聚變發電廠計劃等問題展開熱烈的讨論。作為中國磁約束核聚變事業從跟跑到并跑，再到部分領跑跨越式發展四十年的親曆者和“科學島”精神的傳承者，他向同學們發出殷切的召喚：“如果你們懷有獻身科學的理想、挑戰難題的決心、銳意進取的擔當、團結協作的信念，請來加入我們，一起為點亮人類能源夢想貢獻智慧和力量吧！”
核物理與核技術全國重點實驗室常務副主任王宇鋼教授，beat365官方网站樊鐵栓教授、張國輝教授、彭士香研究員、肖池階長聘副教授、王晨旭助理教授、劉暢助理教授，等離子體物理專業博士研究生，共青團beat365委員會“形勢與政策”課程部分學生，beat365博士研究生培優計劃2023級部分入選者等現場出席。
李建剛（一排中右三）、高原甯（一排中右一）等見證同學們發出“讓物理學照亮世界、讓聚變能點亮未來”的青春誓言
