从“跟跑者”到“造风者”，聚变人的破局之战
【环球网科技报道 记者 李文瑶】在全球能源转型的浪潮中，可控核聚变作为解决人类能源问题的终极方案，成为当下各国科研角逐的热点。当前国际聚变领域聚焦亿度高温等离子体约束、稳态运行控制及多路线的聚变能源探索，中国科研界持续发力并频频传来捷报。中国环流三号（HL-3）实现离子和电子温度的“双亿度”突破，东方超环（EAST）也凭借“亿度千秒”运行刷新了托卡马克装置的世界纪录，新奥"玄龙-50U"成为全球首个实现氢硼百万安培放电的球形环装置，并创造秒级1.2T以上球形环中心磁场的世界纪录。
在中国聚变科研奋起攀登的进程中，新奥“玄龙-50U”取得重大突破的背后，是杨圆明所在的团队为工程实现提供了支撑——他们是聚变研究中默默坚守的“奋斗者”。
没有“老师”的战场：从消化吸收到原始创新
现任新奥能源研究院副总工程师的杨圆明是个“核电老兵”，曾参与完成华龙一号、国核一号、第四代高温气冷堆等国产自主化核电站的设备研发和交付，也曾获得核能行业协会的科学技术一等奖。
然而，在主导新奥聚变初代装置“玄龙-50”的工程设计时，杨圆明面临截然不同的挑战。与他早年参与的三代核电不同，新奥聚变研发开始时，基本是从“小学生”做起。他感慨道：“以前可以跟着发达国家的老师，系统地学，跟着去做，而现在只能靠自己，需要自己定方向，找各个方向的老师。”
让杨圆明感到焦虑的，还有时间的重压。国际同类中型装置动辄需要3-5年甚至10年的建设周期，而“玄龙-50”却要在1年内建成，并在一两年内完成物理想法的验证。他心知这不是简单的提速，而是要颠覆传统工程成熟的研发模式。因此，他带领团队彻底转换研发范式——从技术追随转向原始创新。
聚变研发的物理需求与实际工程极限的矛盾，像天平的两端。物理学家提出的强磁场、大功率加热等极致参数，要在短时间内达到工程实现，在新奥聚变研发的初期几乎是“不可能的任务”，工程师必须平衡物理目标、安全边界与工程可行性。
实现聚变反应有很多种途径，但是哪个方向能够最终最快实现聚变能源的商用化，是新奥需要思考的。没有现成的技术路线可以满足，没有系统的参考资料，甚至连失败的案例经验都寥寥无几。而正是这种“从零开始”的困境，激发了他和团队的原始创新能力。
“缺少参考，那就更深地了解物理实验背后的工程需求原理，关键是要发挥工程想象力和创造力。”杨圆明和团队建立了一种“需求翻译机制”，这也成为了破局的关键。工程师要深度理解物理目标，将抽象物理理论需求转化为可执行的工程方案。这种能力的逐渐形成，可以使团队以最小工程代价达成高价值目标，成为研发方法论的核心资产。
站在落成的“玄龙-50”装置前，杨圆明难掩激动地感叹：“这一年像是过了三年。我们不仅建成了装置，更重要的是证明了我们团队有能力、有信心做聚变。”“玄龙-50”装置里的每个零件都凝结着团队的智慧，每道研发工序都见证着工程想象力的迸发。这证明中国人完全有能力在科技“无人区”竖起属于自己的标杆。
小步快跑：迭代式创新的实战密码
在聚变能源探索的赛道上，中国团队正以骄人的速度实现追赶。新奥聚变装置也在不断升级迭代，在2023-2024年，新奥“玄龙-50”装置升级为“玄龙-50U”。“玄龙-50U”取得的最新突破，标志着中国在磁约束球形环领域完成了从“跟跑”到“并跑”的关键一跃。作为全球首个实现氢硼百万安培放电的球形环装置，“玄龙-50U”还突破了秒级1.2T以上磁场条件，刷新了球形环装置领域的全球物理指标纪录。
这样的成就，源于新奥团队独特的研发策略。不同于传统科研的按部就班，玄龙装置采取“每半年一次工程迭代”的方式，在装置运行中持续优化。这背后也是一种动态平衡的“艺术”，将科研探索的容错需求和工程实施的稳定要求相“契合”。
为化解快速迭代带来的风险，团队创新推出模块化可替换架构。主机设计为可整体更换单元，使得在“玄龙-50U”的升级过程中，仅耗时2.5个月便完成主机、加热、电源、控制等系统安装、调试和首次等离子体放电，这一速度远超国际同行1-2年的常规周期。
作为项目的工程主导者，杨圆明深知创新与风险并存的道理。他和团队优化工程管理模式，建立起三重保障：通过关键部件极限测试预判风险，利用实时监测系统动态管控，采用并行研发机制压缩周期。大电流磁体接头、兆瓦级波源系统、PSM高压电源、汤姆逊诊断等核心系统和部件，均在物理实验推进的同时完成开发优化，实现了技术突破与工程稳定的平衡。
面对“玄龙-50U”与国际同类装置的对比，杨圆明充满信心。从工程参数看，“玄龙-50U”已实现秒量级1.2特斯拉中心磁场强度，超越美国NSTX和英国MAST现有水平，为后续实验搭建了更高参数平台。据了解，该装置的加热功率升级计划将于2026年中旬完成，届时其实验能力将得到全面提升。
然而，从“并跑”迈向“领跑”仍需翻越重重高山。团队的短期目标是在“玄龙-50U”上实现氢硼聚变反应，这意味着必须攻克加热效率提升、不同加热手段协同、辐照损失控制、氢硼反应精确测量等核心难题。未来的挑战还包括实现数亿度高温等离子体、更高聚变三乘积参数、氢硼燃烧等离子体控制、直接发电技术等，这不仅需要技术突破，更需要持续的创新思维与团队协作。
裂变到聚变：系统工程经验的迁移与人才培养
从核电裂变到聚变工程，这段跨越十几年的技术征程，对杨圆明来说既是挑战，更是重塑认知的蜕变。刚投身聚变领域时，他也花了好一段时间才真正理解了两种工程理念的本质差异。
对于传统核电来说，“绝对安全”是铁律。 福岛事故后，公众担忧与监管严苛达到顶点。工程设计追求万无一失，依赖成熟技术、稳定工艺以及长达数十年的技术验证，力求将风险控制在最低限度。
而聚变研究截然不同，这里聚焦的是“物理实现”。就拿新奥集团采用的氢硼聚变技术路线来说，它展现出天然的安全优势——全程无中子辐射、清洁无污染，完全规避了裂变反应产生的高放射性材料和乏燃料处理难题。氢硼聚变工程现阶段的核心任务是要攻克超高参数，如10T以上磁场强度、10MW/m²以上的热负荷材料和结构、数十兆瓦的等离子体加热系统等，这意味着要大胆创新、反复尝试，甚至要主动拥抱试错的可能性，通过持续迭代突破技术壁垒，为实现聚变能源的商业化应用开辟新路径。
不过在杨圆明看来，虽然两者在工程研发理念上迥异，但核电工程的经验对于聚变装置的研发也提供了不可或缺的助力。“那些系统性开发经验、事故风险分析方法、系统思维能力都成了建成玄龙装置的‘底气’。靠着这些‘内功’，才能在短时间内完成装置建造、人才梯队搭建，还实现了稳步迭代。”
新奥的聚变团队从2017年不足10人，到如今发展为近300人，并具备中大装置自主设计建造能力，在精英人才的培养上已经“自成一派”，并摸索出一套经过成功验证的心得总结。
一是自驱导向： 以清晰目标凝聚人心，弱化精细分工，鼓励主动补位、研发成果共享。二是包容“试错”： 正视研发不确定性，在出现工程问题后，首要任务非追责，而是深挖根因、推动改进，激发团队持续提升。三是能力筑基： 提供资深专家实时指导，开设聚变理论、工程技术等专项培训，让成员在专业深耕与跨界融合中持续成长，获得价值认同。
作为工程团队的负责人，杨圆明与团队积累了这个道理：“搞科研要保持好奇心，对问题要穷追不舍，不解决不罢休。只有保持这种刨根问底的劲头，我们才能在聚变这片‘无人区’里，走出属于新奥的创新之路。”
聚变商业化：路线图下的无限可能
我国在磁约束聚变领域已跻身世界第一梯队，“东方超环”（EAST）和“中国环流三号”（HL-3），近两年接连取得重大突破，实现超过1亿度等离子体粒子温度、百万千安等离子体电流和千秒级等离子体放电，不仅刷新国内最高记录，部分参数更达到世界领先水平，而新奥“玄龙-50U”装置的成功也凝聚着长期探索的智慧。
杨圆明和研发团队历时四五年，通过建造场反位形直线装置、箍缩装置等小型实验设备，联合国内外科研力量，从理论、工程和商业可行性等多维度评估不同技术路线，最终确定以氢硼燃料和球形环装置作为研发方向，这一组合被认为是最具商业化潜力的方案。
团队基于国内外研究进展预判：乐观情况下2027-2030年有望实现聚变能输出。若10年内攻克氘氚聚变工程难题，2045-2050年可开展商业化可行性验证，而氢硼聚变路线若在2035年前取得关键突破，商业化进程或可提前10-20年。
他还强调，聚变技术在能源、国防等战略领域的无碳基荷电力应用，将为国家能源安全与转型提供核心支撑，其中聚变能发电的商业化价值正透过“玄龙-50U”的快速迭代逐步落地。
当前，全球聚变能源竞赛进入白热化阶段。在这场关乎未来能源格局的角逐中，新奥团队以突破性的工程实践与创新范式脱颖而出。事实证明，聚变技术的决胜关键，不仅在于物理参数的极致追求，更在于工程效率的颠覆性突破和系统整合的创新智慧。这支杨圆明等人带领的工程团队，一直秉承着奋斗精神，以开拓者之姿，成为全球聚变工程领域的先锋力量，重新定义着行业发展的速度与高度。