開局看“未來”⑤丨“玄龍”騰躍 點亮氫硼聚變“新火種”
4月15日，位于廊坊經(jīng)開區(qū)的新奧聚變實驗室里繁忙如常，科研人員正在對一個三米多高、周身布滿管線、形狀有點像柚子的巨大金屬裝置升級改造。
這個裝置代號叫作“玄龍-50U”，是新奧集團研發(fā)的商用核聚變（以下簡稱“聚變”）實驗設備。
新奧集團，這個國內(nèi)最早開展商用聚變能源開發(fā)的民營企業(yè)，從2017年起已經(jīng)默默投入45億元，他們要把未來能源的夢，再往大里做一點。
新奧“玄龍-50U”聚變實驗裝置。受采訪單位供圖
為什么要研究聚變能源？
要搞明白新奧的選擇，先要說清人類為什么一直研究聚變。
道理不復雜。煤炭、石油、天然氣等能源總有一天會用完，風光發(fā)電雖然好，但不夠穩(wěn)定，人類需要一種像火力發(fā)電廠一樣穩(wěn)定，但又不依賴化石能源的技術。
聚變發(fā)電就是各國對未來能源的共同選擇——制造一個特殊裝置，通過模仿太陽的工作原理，讓原子在極高溫下釋放出巨大能量，再把這個能量轉化成電能。
但是，與傳統(tǒng)的核電站相比，聚變發(fā)電有什么不同？核電站都是裂變反應，原理就像“掰開”一個原子，利用這個過程中釋放出的能量發(fā)電。雖然核電站比化石能源有優(yōu)勢，但存在熱失控和放射性泄漏風險。
而聚變反應正好相反，它是將兩個原子融合成一個原子，這個過程也會釋放出巨大能量。在聚變過程中，如果出現(xiàn)設備故障或反應條件變化，反應會立即停止，不存在熱失控風險，這也是“可控核聚變”一詞的由來。
既然聚變這么好，為什么到現(xiàn)在還沒用上？因為太難了。
太陽的中心溫度約1500萬攝氏度，它靠巨大引力把等離子狀態(tài)的原子吸引在一起，讓原子發(fā)生碰撞、融合，從而發(fā)光發(fā)熱。在地球上，人類沒法造出太陽那么大的引力場，要想實現(xiàn)聚變反應，只能靠加溫加壓——把溫度推到上億攝氏度，讓原子撞在一起。
但問題又來了：用什么樣的裝置能把等離子狀態(tài)的原子“裝”起來釋放能量呢？地球上沒有任何材料能扛住如此高溫?？茖W家想了個辦法：用超強磁場把等離子體狀態(tài)的原子在真空中懸浮“困”住，不讓它觸碰容器壁，就可以實現(xiàn)持續(xù)可控的反應了。新奧的“玄龍-50U”就是一個這樣的裝置。
國外從上世紀開始研究聚變能源，中國也在奮起直追。目前，中國已經(jīng)從跟跑追趕到并跑，個別領域進入了領跑。
2025年，合肥中國科學院的聚變裝置“東方超環(huán)”實現(xiàn)了1億攝氏度下1066秒穩(wěn)態(tài)運行；中核集團的聚變裝置“中國環(huán)流三號”做到了離子溫度和電子溫度都超過1億攝氏度。
全球有上百座聚變實驗裝置，多數(shù)采用氘和氚為燃料，而新奧偏偏選了一條更難的路——用氫和硼做燃料。
科研人員在進行“玄龍-50U”放電試驗。長城網(wǎng)·冀云客戶端記者 袁立朋 攝
為什么要打高難度硬仗？
2017年，新奧決定進軍商用聚變能源，之后的五年，他們跑遍全球調(diào)研，反復論證技術路線。
2022年，他們最終把籌碼押在技術難度更大但更具商業(yè)化潛力的路線——氫硼聚變。
“我們把這條新的技術路徑稱為‘球形環(huán)氫硼聚變路線’，它會和氘氚路線形成互補?！毙聤W能源研究院聚變副總工程師楊圓明說。
主流的氘氚路線有兩個不足：一是反應過程會產(chǎn)生輻射，防護投入大；二是氚屬于元素周期表中名列前茅的昂貴材料，發(fā)電成本高。
而氫硼聚變就不一樣了。氫硼反應時不產(chǎn)生輻射，安全清潔環(huán)保；氫和硼在地球上儲量都極大，成本低廉。另外，氫硼反應的產(chǎn)物可以直接發(fā)電，不需要再用鍋爐“燒開水”推動汽輪機發(fā)電。
技術挑戰(zhàn)與收益成正比，越清潔、燃料越易得的技術路線，實現(xiàn)難度就越高。
氘氚聚變大概在1億攝氏度時就能發(fā)生，而氫硼聚變則需達到10億攝氏度或更高量級的溫度。這也是全球絕大多數(shù)機構都扎堆氘氚路線的原因——雖然也難，但還能想辦法，而氫硼這條路，簡直是在挑戰(zhàn)物理極限。
新奧為什么非要走這條路？新奧能源研究院院長劉敏勝說得很直白：“商業(yè)化首先要考慮的是解決燃料供應和成本問題?！比缃馎I平臺爆發(fā)式增長、工業(yè)和社會生活全面走向智能化，人類對電力的需求將出現(xiàn)量級式的巨大跨越，氫硼聚變正是契合這個需求的最優(yōu)解之一。
選定了路線，就要迎難而上。新奧匯集了來自全球的科學家團隊，加上自有的200多名碩博士力量，共同構建起覆蓋四大洲11個國家、75家頂尖機構的全球協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡。
聚智攻堅，突破迭出。
近一年來，“玄龍-50U”裝置接連實現(xiàn)重大突破，多次刷新球形環(huán)裝置世界紀錄：2025年4月實現(xiàn)全球首次兆安級氫硼等離子體放電，成為中國首座且唯一的兆安級球形環(huán)裝置；5月實現(xiàn)秒量級1.2特斯拉強磁場；12月實現(xiàn)全球首次氫硼等離子體高約束模放電；今年1月份電子溫度又首次突破了1億攝氏度……氫硼聚變從物理可能邁向工程可行的門檻正在被逐個跨越。
科研人員檢查“玄龍-50U”裝置。長城網(wǎng)·冀云客戶端記者 袁立朋 攝
為什么氫硼聚變試驗值得再加速？
走進新奧氫硼聚變實驗室，“玄龍-50U”在中央控制大廳的監(jiān)測屏前顯得格外安靜。
科研團隊每天要在這里做50到60次放電實驗。隨著倒計時歸零，代表等離子體電流的青色曲線迅速攀升，屏幕上數(shù)十組數(shù)據(jù)同步跳動。每一次實驗，都在為氫硼聚變的技術突破積累數(shù)據(jù)。
在全球范圍內(nèi)，聚變賽道也正從實驗室競賽轉向工程化競速。2025年7月，第三屆氫硼聚變研討會在廊坊舉行，中、法、德、美等11個國家和地區(qū)近50家頂尖科研機構的學者齊聚一堂。
這已經(jīng)是新奧第三年主辦這個學術會議。同一年，新奧加入了國際能源署托卡馬克物理與工程活動（ITPEA），成為該計劃開放民營企業(yè)參與以來獲邀加入的中國首家、全球第二家企業(yè)。
“我們的實驗裝置，始終面向全球科學家開放?！睏顖A明說。
自2017年以來，新奧已自主設計建造了“玄龍-50”和“玄龍-50U”兩代實驗裝置。但最燒錢的事還在后面。下一代聚變裝置“和龍-2”初步計劃投資60億元。這臺新裝置將把等離子體參數(shù)推向更高維度，著力解決球形環(huán)氫硼聚變?nèi)湕l的科學問題和技術瓶頸。目前“和龍-2”已完成物理設計與工程設計，預計2027年底前建成啟用。
為此，新奧制定了清晰的三步走計劃：今年在“玄龍-50U”上實現(xiàn)氫硼聚變反應，2030年在“和龍-2”上實現(xiàn)全面的氫硼聚變，2035年前解決工程放大問題，將氫硼聚變推進到商業(yè)化。
新奧的項目如果成功，商業(yè)價值巨大。華創(chuàng)證券研報預計，未來3到5年將是核聚變項目投招標的高峰期，國內(nèi)主要核聚變項目預計投入達到1470億元。今年3月發(fā)布的“十五五”規(guī)劃綱要，也明確將核聚變能納入6個未來產(chǎn)業(yè)之一，提出加快推進關鍵核心技術攻關與工程化驗證。
然而，氫硼聚變的競爭已不僅是技術路線的比拼，更是時間與資本的賽跑。
新奧的氫硼路線雖然挑戰(zhàn)很大，但跑通之后，就能繞過氚燃料短缺和放射性廢料兩大攔路虎，率先拿到未來能源“入場券”。
敢為天下先，甘坐十年冷。這家從燃氣起家的河北民營企業(yè)，正在用樸素的初心和“雖千萬人吾往矣”的勇氣，追尋著承載人類未來能源夢想的星辰大海。
來源：冀云
編輯：劉菡
責編：劉芳
編審：劉福慶
監(jiān)審：王勍