“托卡马克和球形环的一个核心机制是用等离(li)子体电流来实现等离(li)子体约束，所以(yi)电流越大，装置整体性能越好。”

刘敏胜在4月21日接受界(jie)面资讯采访时(shi)表示(shi)，达到兆(zhao)安级电流的传(chuan)统托卡马克装置基(ji)本已处在世界(jie)前(qian)列水平。在球形环领域，目前(qian)全(quan)球只有英国的MAST-U、美国NSTX-U和新奥的“玄龙-50U”三(san)个球形环装置实现了这(zhe)一目标。

“在2026年，大家要率先在这(zhe)个装置上(shang)实现氢硼聚变的反应。”刘敏胜说。

新奥“玄龙-50U”球形环氢硼聚变装置，拍摄：戴晶晶

核聚变是轻原子核结合成较重原子核并放出巨大能量的过程(cheng)。由于聚变原材料资源(yuan)相对丰富，且无污染排放，因此可控(kong)核聚变一直被认为是人类解决(jue)能源(yuan)问题的重要出路，视为“终极能源(yuan)”。

当前(qian)可控(kong)核聚变技术路线主要有三(san)种，包括(kuo)重力场约束核聚变、激(ji)光惯性约束核聚变和磁约束核聚变。其中，磁约束核聚变目前(qian)研(yan)究(jiu)的装置包括(kuo)托卡马克、仿星器、反向场箍缩(suo)及磁镜等。

托卡马克被誉为“人造太阳”，其装置的中央是一个环形的真(zhen)空室，外面缠绕着(zhe)线圈，在通电时(shi)内部会产生巨大的螺旋(xuan)形磁场，将其中的等离(li)子体加热(re)到很高的温度，以(yi)达到核聚变的目的。球形环是更接近球形的一种托卡马克，相较于传(chuan)统托卡马克(形状接近轮胎)更紧凑。

左(zuo)图为传(chuan)统托克马克，右(you)图为球形环，图片来源(yuan)：普林(lin)斯顿等离(li)子体物理实验室(PPPL)

等离(li)子体是指在高温下，电子脱离(li)原子核形成自由电子和离(li)子的物质状态。

新奥集(ji)团是中国最早开展(zhan)商(shang)用聚变能源(yuan)开发(fa)的民(min)营(ying)企业，自2017年以(yi)来聚变研(yan)发(fa)投入达40亿(yi)元(yuan)，为研(yan)发(fa)投入超2亿(yi)美金(yuan)(约合14.6亿(yi)元(yuan)人民(min)币)的全(quan)球八家聚变企业之一。

早在2019年，新奥建设的中国首(shou)座中等规模(mo)球形环聚变实验装置“玄龙-50”就建成并实现等离(li)子体放电。

“就整体磁约束路线而言，‘玄龙-50U’属于大型装置，国内能做到1兆(zhao)安的磁约束装置，也就是全(quan)超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)和‘中国环流三(san)号’(HL-3)。”

4月21日，新奥聚变首(shou)席科学家彭元(yuan)凯和新奥聚变实验首(shou)席科学家石跃江在接受界(jie)面资讯等媒体采访时(shi)表示(shi)，“玄龙-50U”不仅达到了兆(zhao)安级别，且是高温度高参数的等离(li)子体，验证了氢硼等离(li)子体可以(yi)达到高参数，为后续的磁约束氢硼聚变实验奠定了很好开端。

他们同时(shi)指出，此次(ci)突破的第二个贡献是对未来的球形环和托卡马克聚变堆(dui)实验计划所面临共性难题的支撑。比如国际(ji)热(re)核聚变堆(dui)ITER计划采用实时(shi)硼化的方法获得稳定的高参数等离(li)子体，而氢硼放电也同时(shi)起到实时(shi)硼化的效果，“玄龙-50U”的结果对ITER等装置的运行也有重要的参考价值。

此外，玄龙-50U的非感应电流启动(dong)和高效电流驱动(dong)的运行模(mo)式(shi)也为球形环和托卡马克反应堆(dui)的稳态运行提供了一种可能解决(jue)方案。

不同于国内其他商(shang)业核聚变企业将氘氚作为聚变燃料，新奥选(xuan)择(ze)了氢硼聚变技术路线，也就是通过氢原子核和硼原子核的聚变反应，产生3个带正(zheng)电的氦-4核，释放大量能量。

氢硼聚变不产生放射性的中子，且氢硼储(chu)量丰富容易(yi)获取，但相较于氘氚聚变实现难度更大。

彭元(yuan)凯和石跃江两位专家介(jie)绍称，氢硼聚变需要更高的等离(li)子体温度(约10-20亿(yi)摄氏度，超过氘氚的1-2亿(yi)摄氏度)和更优化的磁场约束条(tiao)件及等离(li)子体温度分布函数控(kong)制。

“很多人都认为氢硼聚变难度大，等离(li)子体性能低、参数低，离(li)最后的(聚变)目标很远。”刘敏胜对界(jie)面资讯表示(shi)，但在氢硼实现兆(zhao)安级突破后，对这(zhe)条(tiao)路线未来商(shang)业化的信(xin)心就充(chong)分了。

新奥的核聚变商(shang)业化路线分为三(san)步：第一步为2026年在“玄龙-50U”上(shang)实现氢硼聚变反应；第二步是到2030年在下一代(dai)聚变装置“和龙-2”实现全(quan)面的氢硼聚变；第三(san)步是到2035年前(qian)实现工程(cheng)可行性，将球形环氢硼聚变推进(jin)到商(shang)业化。

国际(ji)上(shang)已有装置明确实现了氢硼聚变。2023年3月，日本国立聚变科学研(yan)究(jiu)所(NIFS)与美国聚变企业TAE合作，已首(shou)次(ci)在磁约束聚变等离(li)子体中实现了氢硼聚变实验。