视点前沿 | 大连理工大学桑超峰教授：深耕磁约束核聚变，共探全球能源未来

主要从事磁约束核聚变（托卡马克）边界等离子体物理研究，在先进偏滤器设计、偏滤器脱靶、杂质输运和燃料滞留方面做出一些代表性成果；带领团队自主设计和建造了大型直线等离子体装置MPS-LD，在大连理工大学建立起了核聚变相关实验研究平台。承担基金委和科技部包括重点、重大在内的多项国家级科研项目，在Nuclear Fusion等国际知名核聚变期刊发表SCI论文100余篇，在国内外主要学术会议作口头及邀请报告30余次，担任Nuclear Fusion等15个SCI期刊审稿人。

投身边界等离子体物理：应国家需，锚关键域

桑超峰教授自2007年读研期间，与磁约束核聚变领域正式结缘。彼时中国刚加入 ITER（国际热核聚变实验堆），2007-2008年国家亦同步启动 ITER 专项，其导师敏锐指出核聚变是国家未来发展的重大需求，建议团队调整研究方向以响应这一战略号召。

起初，团队聚焦大气压放电（低温等离子体）研究，后结合核聚变边缘区域温度相对较低的特点，判断可依托现有研究基础切入该领域，*终选定 “托卡马克边缘等离子体及等离子体与壁相互作用” 作为核心研究方向。

初期团队对该领域认知较浅，但历经十余年的学习、实践与科研积累，逐渐明晰其关键价值 —— 核聚变中所有不稳定性均从边缘区域发起，而这正是团队主攻的等离子体边界与气壁交互领域。这份对 “问题严重性与研究价值” 的深刻认知，成为团队深耕至今的核心动力，也让他们始终以 “为中国聚变事业贡献力量” 为己任。

光谱诊断技术：托卡马克边界参数的核心支撑

作为长期深耕边界等离子体研究的学者，桑超峰教授团队的成果（如先进偏滤器设计、杂质输运机制研究等），离不开对托卡马克边界等离子体温度、密度、杂质成分等关键参数的精准捕捉。这一过程主要依托光谱诊断技术，实验数据则多来自国内两大核心托卡马克装置：中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所的 EAST（东方超环），以及核工业西南物理研究院的 HL-2M 装置。

具体技术应用上，上游电子温度与密度通过汤姆森散射技术获取，下游则依赖探针诊断系统；团队同时期待未来这些装置能配备偏滤器汤姆森散射系统，进一步完善诊断体系。而杂质相关信息的获取，需借助 EUV（极紫外）光谱、VUV（真空紫外）光谱，结合 bolo-meter（辐射计）的辐射测量数据，从多维度保障参数捕捉的精准度。

MPS-LD 装置建设：破仪器瓶颈，提科研效率

桑超峰教授团队自主搭建的 MPS-LD 装置，于 2020 年启动构思与设计，2023 年初正式交付使用。装置实现放电后，团队首要面临 “实验参数未知” 的难题 —— 初期仅能通过探针获取有限数据，后续便耗时数年搭建完整诊断系统，过程中多次对仪器进行定制化优化，精准适配实验需求。

为实现等离子体温度与密度的精准测量，团队在探针（扰动式诊断）基础上，进一步研发非扰动式汤姆森散射系统：考虑到装置轴向较长，特意设计可移动光谱组件，以获取不同轴向位置的诊断信息；同时因装置体积较大，散光抑制与抑制定标难度极高，团队投入大量精力攻克了这一技术难点。

在研究等离子体与壁相互作用时，入射靶板的能流无法直接测量，需通过温度反演计算。团队采用红外相机测量靶板温度，重点解决了 “温度精准测量” 与 “能流密度反演” 的适配问题。

不过团队也指出，当前商用仪器存在 “一致性差” 的明显痛点 —— 仪器搭建后易受干扰、操作流程复杂，科研人员需耗费大量精力在仪器调试上。因此他们期望仪器行业能推出 “高一致性、易操作” 的产品，让科研工作者将更多精力聚焦于科学研究本身，而非非专业的仪器建造工作。

未来五至十年：破加热与氚自持，追能量净增益

在桑超峰教授看来，可控核聚变是全球能源领域的终极目标之一。当前 EAST、HL-2M 等装置持续突破技术瓶颈，CFEDR示范项目亦稳步推进，未来五到十年，磁约束聚变研究需重点突破两大关键技术节点，核心目标是实现 “能量净增益”（即 q>1，聚变输出能量大于输入能量）—— 这一目标的达成，关键依赖于等离子体密度（n）、温度（T）与约束时间（τ）的乘积（nTτ）提升。

第一大节点是突破加热技术：需将等离子体温度提升至上亿度，并实现稳定放电，具体可依托中性束注入（NBI）、离子回旋共振加热等技术，这是实现 q>1 的核心支撑。

第二大节点是解决氚自持问题：当前托卡马克放电多采用纯氘（D），而非真正的聚变燃料（氘氚，D-T），且氚资源稀缺。未来要实现 D-T 放电，必须攻克 “氚自持” 技术（通过聚变反应自主生成足量氚），这一突破将大幅加速核聚变商业化进程。

未来五年关键词：高温超导强磁场与氘氚燃烧等离子体

谈及磁约束核聚变未来五年发展的核心关键词，桑超峰教授明确指出：“通过高温超导技术实现强磁场约束，进一步实现氘氚放电燃烧等离子体”。他同时表示，行业内共同期待这一方向早日取得突破，推动核聚变从实验阶段迈向实际应用，为全球能源困境提供根本性解决方案 —— 这份期待，亦是所有聚变领域研究者的共同愿景。

访谈尾声，桑教授表达了对未来的期许：希望与更多领域同行、卓立汉光等仪器厂家深度合作，携手助力中国磁约束核聚变事业高质量发展。

【致卓立汉光的同行者】

感恩相伴，不负信赖！

【桑老师简介】
 

桑超峰，物理学院，教授，博士生导师，入选国家优青、大连市杰青、兴辽英才青年拔尖人才等，现为大连理工大学等离子体物理学科（国家重点学科）负责人。主要从事磁约束核聚变（托卡马克）边界等离子体物理研究，在先进偏滤器设计、偏滤器脱靶、杂质输运和燃料滞留方面做出一些代表性成果；带领团队自主设计和建造了大型直线等离子体装置MPS-LD，在大连理工大学建立起了核聚变相关实验研究平台。承担基金委和科技部包括重点、重大在内的多项国家级科研项目，在Nuclear Fusion等国际知名核聚变期刊发表SCI论文100余篇，在国内外主要学术会议作口头及邀请报告30余次，担任Nuclear Fusion等15个SCI期刊审稿人。

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