從“跟跑者”到“造風者”，聚變人的破局之戰

【環球網科技報道 記者 李文瑤】在全球能源轉型的浪潮中，可控核聚變作為解決人類能源問題的終極方案，成為當下各國科研角逐的熱點。當前國際聚變領域聚焦億度高温等離子體約束、穩態運行控制及多路線的聚變能源探索，中國科研界持續發力並頻頻傳來捷報。中國環流三號（HL-3）實現離子和電子温度的“雙億度”突破，東方超環（EAST）也憑藉“億度千秒”運行刷新了託卡馬克裝置的世界紀錄，新奧"玄龍-50U"成為全球首個實現氫硼百萬安培放電的球形環裝置，並創造秒級1.2T以上球形環中心磁場的世界紀錄。

在中國聚變科研奮起攀登的進程中，新奧“玄龍-50U”取得重大突破的背後，是楊圓明所在的團隊為工程實現提供了支撐——他們是聚變研究中默默堅守的“奮鬥者”。

沒有“老師”的戰場：從消化吸收到原始創新

現任新奧能源研究院副總工程師的楊圓明是個“核電老兵”，曾參與完成華龍一號、國核一號、第四代高温氣冷堆等國產自主化核電站的設備研發和交付，也曾獲得核能行業協會的科學技術一等獎。

然而，在主導新奧聚變初代裝置“玄龍-50”的工程設計時，楊圓明面臨截然不同的挑戰。與他早年參與的三代核電不同，新奧聚變研發開始時，基本是從“小學生”做起。他感慨道：“以前可以跟着發達國家的老師，系統地學，跟着去做，而現在只能靠自己，需要自己定方向，找各個方向的老師。”

讓楊圓明感到焦慮的，還有時間的重壓。國際同類中型裝置動輒需要3-5年甚至10年的建設週期，而“玄龍-50”卻要在1年內建成，並在一兩年內完成物理想法的驗證。他心知這不是簡單的提速，而是要顛覆傳統工程成熟的研發模式。因此，他帶領團隊徹底轉換研發範式——從技術追隨轉向原始創新。

聚變研發的物理需求與實際工程極限的矛盾，像天平的兩端。物理學家提出的強磁場、大功率加熱等極致參數，要在短時間內達到工程實現，在新奧聚變研發的初期幾乎是“不可能的任務”，工程師必須平衡物理目標、安全邊界與工程可行性。

實現聚變反應有很多種途徑，但是哪個方向能夠最終最快實現聚變能源的商用化，是新奧需要思考的。沒有現成的技術路線可以滿足，沒有系統的參考資料，甚至連失敗的案例經驗都寥寥無幾。而正是這種“從零開始”的困境，激發了他和團隊的原始創新能力。

“缺少參考，那就更深地瞭解物理實驗背後的工程需求原理，關鍵是要發揮工程想象力和創造力。”楊圓明和團隊建立了一種“需求翻譯機制”，這也成為了破局的關鍵。工程師要深度理解物理目標，將抽象物理理論需求轉化為可執行的工程方案。這種能力的逐漸形成，可以使團隊以最小工程代價達成高價值目標，成為研發方法論的核心資產。

站在落成的“玄龍-50”裝置前，楊圓明難掩激動地感嘆：“這一年像是過了三年。我們不僅建成了裝置，更重要的是證明了我們團隊有能力、有信心做聚變。”“玄龍-50”裝置裏的每個零件都凝結着團隊的智慧，每道研發工序都見證着工程想象力的迸發。這證明中國人完全有能力在科技“無人區”豎起屬於自己的標杆。

小步快跑：迭代式創新的實戰密碼

在聚變能源探索的賽道上，中國團隊正以驕人的速度實現追趕。新奧聚變裝置也在不斷升級迭代，在2023-2024年，新奧“玄龍-50”裝置升級為“玄龍-50U”。“玄龍-50U”取得的最新突破，標誌着中國在磁約束球形環領域完成了從“跟跑”到“並跑”的關鍵一躍。作為全球首個實現氫硼百萬安培放電的球形環裝置，“玄龍-50U”還突破了秒級1.2T以上磁場條件，刷新了球形環裝置領域的全球物理指標紀錄。

這樣的成就，源於新奧團隊獨特的研發策略。不同於傳統科研的按部就班，玄龍裝置採取“每半年一次工程迭代”的方式，在裝置運行中持續優化。這背後也是一種動態平衡的“藝術”，將科研探索的容錯需求和工程實施的穩定要求相“契合”。

為化解快速迭代帶來的風險，團隊創新推出模塊化可替換架構。主機設計為可整體更換單元，使得在“玄龍-50U”的升級過程中，僅耗時2.5個月便完成主機、加熱、電源、控制等系統安裝、調試和首次等離子體放電，這一速度遠超國際同行1-2年的常規週期。

作為項目的工程主導者，楊圓明深知創新與風險並存的道理。他和團隊優化工程管理模式，建立起三重保障：通過關鍵部件極限測試預判風險，利用即時監測系統動態管控，採用並行研發機制壓縮週期。大電流磁體接頭、兆瓦級波源系統、PSM高壓電源、湯姆遜診斷等核心系統和部件，均在物理實驗推進的同時完成開發優化，實現了技術突破與工程穩定的平衡。

面對“玄龍-50U”與國際同類裝置的對比，楊圓明充滿信心。從工程參數看，“玄龍-50U”已實現秒量級1.2特斯拉中心磁場強度，超越美國NSTX和英國MAST現有水平，為後續實驗搭建了更高參數平台。據瞭解，該裝置的加熱功率升級計劃將於2026年中旬完成，屆時其實驗能力將得到全面提升。

然而，從“並跑”邁向“領跑”仍需翻越重重高山。團隊的短期目標是在“玄龍-50U”上實現氫硼聚變反應，這意味着必須攻克加熱效率提升、不同加熱手段協同、輻照損失控制、氫硼反應精確測量等核心難題。未來的挑戰還包括實現數億度高温等離子體、更高聚變三乘積參數、氫硼燃燒等離子體控制、直接發電技術等，這不僅需要技術突破，更需要持續的創新思維與團隊協作。

裂變到聚變：系統工程經驗的遷移與人才培養

從核電裂變到聚變工程，這段跨越十幾年的技術征程，對楊圓明來説既是挑戰，更是重塑認知的蜕變。剛投身聚變領域時，他也花了好一段時間才真正理解了兩種工程理念的本質差異。

對於傳統核電來説，“絕對安全”是鐵律。 福島事故後，公眾擔憂與監管嚴苛達到頂點。工程設計追求萬無一失，依賴成熟技術、穩定工藝以及長達數十年的技術驗證，力求將風險控制在最低限度。

而聚變研究截然不同，這裏聚焦的是“物理實現”。就拿新奧集團採用的氫硼聚變技術路線來説，它展現出天然的安全優勢——全程無中子輻射、清潔無污染，完全規避了裂變反應產生的高放射性材料和乏燃料處理難題。氫硼聚變工程現階段的核心任務是要攻克超高參數，如10T以上磁場強度、10MW/m²以上的熱負荷材料和結構、數十兆瓦的等離子體加熱系統等，這意味着要大膽創新、反覆嘗試，甚至要主動擁抱試錯的可能性，通過持續迭代突破技術壁壘，為實現聚變能源的商業化應用開闢新路徑。

不過在楊圓明看來，雖然兩者在工程研發理念上迥異，但核電工程的經驗對於聚變裝置的研發也提供了不可或缺的助力。“那些系統性開發經驗、事故風險分析方法、系統思維能力都成了建成玄龍裝置的‘底氣’。靠着這些‘內功’，才能在短時間內完成裝置建造、人才梯隊搭建，還實現了穩步迭代。”

新奧的聚變團隊從2017年不足10人，到如今發展為近300人，並具備中大裝置自主設計建造能力，在精英人才的培養上已經“自成一派”，並摸索出一套經過成功驗證的心得總結。

一是自驅導向： 以清晰目標凝聚人心，弱化精細分工，鼓勵主動補位、研發成果共享。二是包容“試錯”： 正視研發不確定性，在出現工程問題後，首要任務非追責，而是深挖根因、推動改進，激發團隊持續提升。三是能力築基： 提供資深專家即時指導，開設聚變理論、工程技術等專項培訓，讓成員在專業深耕與跨界融合中持續成長，獲得價值認同。

作為工程團隊的負責人，楊圓明與團隊積累了這個道理：“搞科研要保持好奇心，對問題要窮追不捨，不解決不罷休。只有保持這種刨根問底的勁頭，我們才能在聚變這片‘無人區’裏，走出屬於新奧的創新之路。”

聚變商業化：路線圖下的無限可能

我國在磁約束聚變領域已躋身世界第一梯隊，“東方超環”（EAST）和“中國環流三號”（HL-3），近兩年接連取得重大突破，實現超過1億度等離子體粒子温度、百萬千安等離子體電流和千秒級等離子體放電，不僅刷新國內最高記錄，部分參數更達到世界領先水平，而新奧“玄龍-50U”裝置的成功也凝聚着長期探索的智慧。

楊圓明和研發團隊歷時四五年，通過建造場反位形直線裝置、箍縮裝置等小型實驗設備，聯合國內外科研力量，從理論、工程和商業可行性等多維度評估不同技術路線，最終確定以氫硼燃料和球形環裝置作為研發方向，這一組合被認為是最具商業化潛力的方案。

團隊基於國內外研究進展預判：樂觀情況下2027-2030年有望實現聚變能輸出。若10年內攻克氘氚聚變工程難題，2045-2050年可開展商業化可行性驗證，而氫硼聚變路線若在2035年前取得關鍵突破，商業化進程或可提前10-20年。

他還強調，聚變技術在能源、國防等戰略領域的無碳基荷電力應用，將為國家能源安全與轉型提供核心支撐，其中聚變能發電的商業化價值正透過“玄龍-50U”的快速迭代逐步落地。

當前，全球聚變能源競賽進入白熱化階段。在這場關乎未來能源格局的角逐中，新奧團隊以突破性的工程實踐與創新範式脱穎而出。事實證明，聚變技術的決勝關鍵，不僅在於物理參數的極致追求，更在於工程效率的顛覆性突破和系統整合的創新智慧。這支楊圓明等人帶領的工程團隊，一直秉承着奮鬥精神，以開拓者之姿，成為全球聚變工程領域的先鋒力量，重新定義着行業發展的速度與高度。