聚变实验室坚守揭秘：终极能源背后的产业新春行动
中新经纬2月4日电 (张澍楠)新奥集团能源研究院的控制大厅里，数十个如心电图般的黄蓝色曲线在大屏幕上波动，实时追踪着“玄龙-50U”装置内等离子体的温度、电流与形态。
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新奥能源研究院控制大厅 中新经纬 摄
“原来业界说可控核聚变商业化要等50年，如今看，这个时间可能缩短至20年。”新奥能源研究院聚变副总工程师杨圆明语气笃定地向记者说道，“我们正做的是把这20年再提前，同时让‘终极能源’变成供千家万户使用的廉价清洁电能。”
马年春节前，记者来到位于河北廊坊经济技术开发区的新奥能源研究院，探究科研人员如何让商用“人造太阳”的梦想离实现更近一步。
“驯服”
通俗来讲，太阳的原理就是聚变反应，外界常常把核聚变称作“人造太阳”——模拟太阳发光发热原理，实现核聚变反应释放能量。
那么可控核聚变中的“可控”二字如何理解？
杨圆明解释，实现这一过程要用强磁场把高温等离子体锁在真空腔里，让它们老老实实被约束住。想象一下，用磁场编织一个看不见的笼子，困住温度是太阳核心6倍以上的等离子体，并且维持足够长时间。难度在于，这些等离子体极不稳定且跑得飞快，温度更是高达上亿度。
已退役的“玄龙-50”主体装置内部结构 中新经纬 摄
已退役的“玄龙-50”主体装置 中新经纬 摄
“可控”的核心是对聚变反应的速率、规模、能量输出与安全边界实现全流程精准调控，让能量持续平稳释放而非瞬间爆发，同时满足“可启停、可调节、本质安全”，最终实现能量净输出与商业化发电。
记者注意到，上述难点只是其中一方面，实现等离子体稳定约束、能量可控平衡、材料长期耐受、燃料自持循环，其难点贯穿科学、技术与工程全链条。
实探过程中，记者目睹了一场放电实验。整个实验过程无噪音，大屏幕上的黄蓝色曲线不断变化，这些曲线记录着“玄龙-50U”主装置运行情况、千万摄氏度下被磁场约束着的等离子体实时状态，以及等离子体加热、诊断等各子系统实验数据。杨圆明称，“这类实验每天要做50-60次，探索最佳的等离子体和工程参数匹配。”
波动的曲线背后藏着人类追逐“终极能源”的不懈努力。在新奥集团，有不少像杨圆明一样的技术人员，他们自新奥2017年探索聚变以来，便加入并深耕聚变领域。
目前，新奥聚变团队研发搭建的新一代球形环聚变实验装置“玄龙-50U”正逐步“驯服”这些等离子体。
2026年1月，“玄龙-50U”实现全球首次氢硼等离子体高约束模(H模)放电。在该模式下，等离子体电子密度、电子温度较低约束模(L模)提升1倍，等离子体储能和能量约束时间提升约1.5倍。数据表明，高约束模的“三乘积”(密度、温度、能量约束时间的乘积)较低约束模提升约10倍。这标志着“玄龙-50U”的加热、控制能力跃升至国际先进水平。
从燃料的技术路径看，氢硼聚变难度更高，但氢硼资源几乎是无限的，成本极低。
考虑到燃料和约束方式，新奥选择球形环氢硼聚变路线。有四方面优势：一是储量丰富，容易获取；二是成本低廉，适宜广泛化持续推广应用；三是产物无放射性中子，环保无污染；四是产物可高效直接发电。
新奥能源研究院院长刘敏胜坦言，氢硼聚变的技术门槛高，但并非无解。球形环氢硼聚变路线方案所需的关键技术，我国目前的研究已占据相对优势，处于国际第一梯队。
成本直降
记者现场也见到“玄龙-50U”真容。
“玄龙-50U”装置
整个装置庞大而复杂，金属管道和线路纵横交错，中央是球形环，如同一个巨大的“燃烧炉”，这里是模拟氢硼燃料发生聚变反应的核心区域。球形环四周环绕着各种复杂的装置，包括用于加热的设备和精密的诊断仪器等，确保聚变反应能够稳定、高效进行。
2017年，新奥开始聚焦聚变研发，是国内首家致力于聚变能商业化的民营企业。2019年8月，新奥自主设计并建成国内首座中等规模球形环物理实验装置“玄龙-50”；2024年1月升级为“玄龙-50U”。同时2024年开始，新奥并行启动“和龙-2”的设计与建设。
刘敏胜告诉记者，“和龙-2”为下一代球形环聚变实验装置，整体参数国际领先，主要探索解决氢硼聚变中的各项关键技术，实现氢硼热核聚变反应，预计2027年建成。
过去20余年，新奥致力于煤基低碳应用、能源系统能效应用等清洁低碳领域技术探索。基于在清洁能源技术领域的长期积累，新奥意识到聚变作为终极能源对于人类社会发展的颠覆性意义。刘敏胜称，作为中国较早开展商用聚变能研发的民营企业，2017年到2025年，新奥在该领域已累计投入45亿元。
累计数十亿元的研发投入，换来从装置到部件的全链条自主创新，实现设备100%国产化及核心部件成本的降低，同步研究的还有人工智能与聚变相结合。
国产化方面，刘敏胜称，“玄龙-50”大概有5%到10%的部件依赖进口，但到了“玄龙-50U”，微波加热、真空室、磁体、诊断、探测器均已实现国产。
杨圆明补充说，国产化后成本较之前大约降超三分之二，另一个优势是大幅缩短装置建成时间。他举例，一个装置包括安装调试等，如果在国外做需要三年，国产化后可借助已有的不管是核工业产业链，或者其他相关产业链，由于这些产业链比较完备，基本十个月就能完成。
人工智能方面，实验过程中，部分可以靠人工智能来接管。
“实验控制上，在研究是否能让它从启动到结束全靠人工智能接管；物理设计上，正在研究是否能用人工智能把所有的单项子设计集成起来；工程设计上，正在做用人工智能开发的代理模型，看能否把原来复杂的工程顺序式作业进行中间代替，诸如此类的一些都在试验中。”杨圆明提到：“人工智能现在已经起到加速工具作用，提升能力或效率，在未来将会发挥更大的价值。”
冲刺2035年
在刘敏胜看来，随着工程化进程加速，一个万亿级的聚变产业链正浮出水面。
他向记者详细拆解了这个万亿级产业链布局：上游是核心材料与部件的黄金赛道，这为创业公司在特种合金、耐辐照材料等细分领域提供巨大替代和创新空间。中游是系统集成与工程建设的主战场，聚变堆建设涉及复杂的系统工程，为具备数字化、智能化能力的工程服务企业创造新需求。下游是未来能源运营与服务的星辰大海，一旦商业电站建成，其运营、维护、电力并网及综合能源服务将催生全新的能源服务市场。
技术突破与产业链完备的双重支撑下，新奥的三步走研发路径逐步清晰：实验—点火—发电。
刘敏胜告诉记者，目前处于第一阶段，主要搭建球形环研发平台，突破共性关键技术，奠定氢硼聚变商业化基础。第二阶段是在未来十年，提高技术参数，解决工程放大问题，实现氢硼燃烧能量增益，并演示发电。第三阶段，目标是在2035年进入聚变堆阶段，解决低成本和商业化问题，“让聚变能源发的第一度电在中国实现”。
“整个过程亟需高端人才。”刘敏胜直言，“现在的突破都有迹可循，越往后走越是‘无人区’，难度更大、工程更复杂，需要各领域专业人才，物理的、理论的、模拟的、光学的、机械设计的、真空的等等，没有人才根本做不了。”
目前，新奥能源研究院人才团队300余人，博士、硕士为主。近八年来，新奥面向海内外吸引汇聚了一批高层次聚变研发人才，他们来自顶尖院校及国际领先的聚变科研院所。
刘敏胜认为，挑战与机遇总是相伴相生，多元技术路线齐头并进，资本与政策双轮驱动，为行业注入强大活力，也预示了未来能源市场的巨大机遇。他说道：“一定要静下心来，踏踏实实，一步一步去做。”
临近春节，新奥集团能源研究院控制台前的灯光依旧明亮，每一组数据的突破，都是科研人员对聚变行业坚守与热爱的最好诠释。(中新经纬APP)
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