界面新聞記者 ｜ 戴晶晶

“‘玄龍-50U’兆安電流實驗成功解決了電流產生和維持過程中的關鍵技術難題，讓等離子體電流達到1兆安，溫度達到4000萬度。這是全球首次實現兆安級氫硼等離子體放電。該成果驗證了氫硼燃料在磁約束條件下實現高參數放電的科學可行性。”

4月20-23日，由中國核學會指導、中國核學會核聚變與等離子體物理分會主辦、新奧集團承辦的第四屆“受控核聚變與人工智能技術學術會議”在廊坊舉辦，新奧能源研究院院長劉敏勝在4月21日的會議開場致辭中介紹了新奧聚變裝置最新的進展。

4月16日，新奧“玄龍-50U”球形環氫硼聚變裝置實驗取得重大突破，實現了高溫高密度百萬安培(兆安)等離子體電流。

“玄龍-50U”由新奧集團自主設計建造，是在中國首座中等規模球形托卡馬克聚變實驗裝置“玄龍-50”的基礎上升級而來，于2024年1月24日實現首次等離子體放電。

2024年8月，“玄龍-50U”開展的500千安培等離子體大電流實驗取得成功，達成裝置設計的關鍵性能指標。

“托卡馬克和球形環的一個核心機制是用等離子體電流來實現等離子體約束，所以電流越大，裝置整體性能越好。”

劉敏勝在4月21日接受界面新聞采訪時表示，達到兆安級電流的傳統托卡馬克裝置基本已處在世界前列水平。在球形環領域，目前全球只有英國的MAST-U、美國NSTX-U和新奧的“玄龍-50U”三個球形環裝置實現了這一目標。

“在2026年，我們要率先在這個裝置上實現氫硼聚變的反應。”劉敏勝說。

新奧“玄龍-50U”球形環氫硼聚變裝置，拍攝：戴晶晶

核聚變是輕原子核結合成較重原子核并放出巨大能量的過程。由于聚變原材料資源相對豐富，且無污染排放，因此可控核聚變一直被認為是人類解決能源問題的重要出路，視為“終極能源”。

當前可控核聚變技術路線主要有三種，包括重力場約束核聚變、激光慣性約束核聚變和磁約束核聚變。其中，磁約束核聚變目前研究的裝置包括托卡馬克、仿星器、反向場箍縮及磁鏡等。

托卡馬克被譽為“人造太陽”，其裝置的中央是一個環形的真空室，外面纏繞著線圈，在通電時內部會產生巨大的螺旋形磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達到核聚變的目的。球形環是更接近球形的一種托卡馬克，相較于傳統托卡馬克(形狀接近輪胎)更緊湊。

左圖為傳統托克馬克，右圖為球形環，圖片來源：普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)

等離子體是指在高溫下，電子脫離原子核形成自由電子和離子的物質狀態。

新奧集團是中國最早開展商用聚變能源開發的民營企業，自2017年以來聚變研發投入達40億元，為研發投入超2億美元(約合14.6億元人民幣)的全球八家聚變企業之一。

早在2019年，新奧建設的中國首座中等規模球形環聚變實驗裝置“玄龍-50”就建成并實現等離子體放電。

“就整體磁約束路線而言，‘玄龍-50U’屬于大型裝置，國內能做到1兆安的磁約束裝置，也就是全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)和‘中國環流三號’(HL-3)。”

4月21日，新奧聚變首席科學家彭元凱和新奧聚變實驗首席科學家石躍江在接受界面新聞等媒體采訪時表示，“玄龍-50U”不僅達到了兆安級別，且是高溫度高參數的等離子體，驗證了氫硼等離子體可以達到高參數，為后續的磁約束氫硼聚變實驗奠定了很好開端。

他們同時指出，此次突破的第二個貢獻是對未來的球形環和托卡馬克聚變堆實驗計劃所面臨共性難題的支持。比如國際熱核聚變堆ITER計劃采用實時硼化的方法獲得穩定的高參數等離子體，而氫硼放電也同時起到實時硼化的效果，“玄龍-50U”的結果對ITER等裝置的運行也有重要的參考價值。

此外，玄龍-50U的非感應電流啟動和高效電流驅動的運行模式也為球形環和托卡馬克反應堆的穩態運行提供了一種可能解決方案。

不同于國內其他商業核聚變公司將氘氚作為聚變燃料，新奧選擇了氫硼聚變技術路線，也就是通過氫原子核和硼原子核的聚變反應，產生3個帶正電的氦-4核，釋放大量能量。

氫硼聚變不產生放射性的中子，且氫硼儲量豐富容易獲取，但相較于氘氚聚變實現難度更大。

彭元凱和石躍江兩位專家介紹稱，氫硼聚變需要更高的等離子體溫度(約10-20億攝氏度，超過氘氚的1-2億攝氏度)和更優化的磁場約束條件及等離子體溫度分布函數控制。

“很多人都認為氫硼聚變難度大，等離子體性能低、參數低，離最后的(聚變)目標很遠。”劉敏勝對界面新聞表示，但在氫硼實現兆安級突破后，對這條路線未來商業化的信心就充分了。

新奧的核聚變商業化路線分為三步：第一步為2026年在“玄龍-50U”上實現氫硼聚變反應；第二步是到2030年在下一代聚變裝置“和龍-2”實現全面的氫硼聚變；第三步是到2035年前實現工程可行性，將球形環氫硼聚變推進到商業化。

國際上已有裝置明確實現了氫硼聚變。2023年3月，日本國立聚變科學研究所(NIFS)與美國聚變公司TAE合作，已首次在磁約束聚變等離子體中實現了氫硼聚變實驗。