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随着世界人口的不断增长以及全球经济的持续增长 ， 人类对地球上的资源和能源的利用强度也越来越高 ， 然而从目前人类所消耗的能源总量数量以及增长情况看 ， 如果单纯依靠开发利用现有的传统能源和发展清洁能源 ， 仍然存在着不小的缺口 。
特别是以煤炭、石油和天然气等传统化石能源为主的能源消费结构 ， 还会造成二氧化碳的大量排放 ， 成为推动全球变暖的“推手” ， 因此寻求更为高效、更为清洁、更为持久的能源 ， 成为世界各国竞相研究和重要课题 。
大家知道 ， 太阳依靠内部无时无刻不在进行的核聚变 ， 向外界源源不断地释放着巨大能量 ， 我们地球上所有的能源 ， 归根结底都来自太阳 。 之所以太阳在50亿年间一直稳定地进行着核聚变 ， 关键在于它超大的质量以及内部超高的温度和压力环境 。 假如我们能够模拟太阳内部的核聚变过程 ， 那么仅仅利用一点儿原材料 ， 就能获取极大的能量输出 ， 这无疑将成为解决全球能源危机的一条终极出路 。
于是“可控核聚变装置”应运而生 。 从模拟太阳内部的环境来看 ， 其压力非常惊人 ， 达到了3300多亿个标准大气压 ， 在这样大的压力下 ， 太阳内部虽然温度只有2000万摄氏度 ， 但足以维持氢核聚变所需要的基本条件 。 而在地球上 ， 想要模拟那么大的压力环境 ， 从现在看根本不可能 ， 于是“可控核聚变装置”的突破点 ， 就在于想方设法提高装置内部的温度 ， 从而在有限的压力下 ， 利用超高的温度来推动核聚变的产生 。
而提升温度的一个关键技术难点 ， 就是如何安全地约束装置内部的高温等离子体 。 目前 ， 世界上只有五个国家拥有“稳态强磁场技术” ， 即美国、法国、荷兰、日本和中国 ， 这5个国家所采用的装置被称为“托卡马克”装置 ， 从外形上看 ， 它是一个环形的装置 ， 中央是一个环形的真空室 ， 外面缠绕着密密麻麻的线圈 ， 在通电的时候 ， “托卡马克”装置会产生强大的螺旋型磁场 ， 从而将里面的等离子体加热到非常高的温度 ， 从而为可控核聚变提供可靠的理想环境 。
因此 ， 只有产生的磁场强度达到非常高的水平时 ， 才能推动装置内部产生更高的温度 ， 这样才会越来越接近最终可控核聚变的实现 。
前几年 ， 我国在合肥的“可控核聚变”装置-东方超环EAST屡屡在创造高温环境方面 ， 创下让世人震惊的纪录 ， 比如2018年11月 ， 实现了等离子体1亿摄氏度下运行10秒；2019年又将这一纪录增加到20秒；2021年5月 ， 又实现了1.2亿摄氏度下持续运行101秒、1.6亿摄氏度下持续运行20秒 。 这些纪录 ， 要远远超过其他几个国家 ， 在世界上已经遥遥领先 。
强磁场是探索科学前沿领域课题所需的一种极端实验条件 ， 在发现新物理现象、催生新技术等方面具有举足轻重和不可替代的作用 。 那么 ， 在可控核聚变装置上 ， 如果将约束性磁场强度再提高到一个新的水平 ， 那么不论对于最终突破可控核聚变的瓶颈 ， 还是对于其他基础性科学研究 ， 意义显然无比重大 。
这不 ， 近日 ， 我国重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”又实现了重大突破 ， 在合肥“东方超环EAST”装置上 ， 我国科学家创造了打破历史纪录的45.22万高斯的稳态强磁场 ， 这个磁场强度 ， 比此前美国创造的、已经保持23年之久的45万高斯的磁场纪录 ， 又向前提升了一步 ， 同时这个强度要比地球平均磁场强度0.5高斯高出90多万倍 ， 妥妥地达到了国际领先水平 。
那么 ， 创造这么高的磁场强度 ， 难度有多大呢？
要知道 ， 实现稳态强磁场 ， 从目前的技术看 ， 必须为形成电磁场的导体在电流通过时提供高效的散热环境 ， 否则在导体电阻的作用下 ， 就会造成大量的热能消失甚至电源装置的烧毁 。 而解决这一问题的途径有两个 ， 一个是使用电阻非常小的超导体 ， 另外一个是创造高效的散热环境 。
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