吉林
在人类追逐“人造太阳”的漫长征途上，中国一家民营企业刚刚点亮了一盏不太一样的“灯”。
新奥集团9月28日宣布，其自主研制的玄龙-50U球形托卡马克装置实现了氢硼聚变反应，反应速率超过每秒1亿次。
这是全球首次由商业聚变公司在自有装置上实现氢硼聚变反应。玄龙-50U也是我国首个中等规模的球形环实验装置，于2018年至2019年间建成。
球形托卡马克与常见的“甜甜圈”形托卡马克不同，它的形状更接近一个去了核的苹果，结构更紧凑，被认为在降低装置成本方面具有潜力。
与主流研究使用的氘氚燃料不同，氢硼聚变几乎不产生高能中子，被很多人视为聚变能源的“终极清洁方案”。
为什么偏偏选氢和硼
EXL-50U（ENN 轩龙-50）于 2018 年至 2019 年间建造。 图片来源：ENN 集团
目前，包括法国国际热核聚变实验堆在内，绝大多数聚变项目都采用氘氚聚变。原因很简单，它所需的条件相对最容易达到。
氘核与氚核聚合，会产生氦-4、一个高能中子，并释放17.6兆电子伏特的能量。
问题在于，氚具有放射性，在自然界中稀少且昂贵。更麻烦的是，高能中子会轰击反应堆材料，使其损伤并产生感生放射性，给设备寿命和后期处理带来难题。
氢硼聚变则走了另一条路。一个氢原子核与一个硼-11原子核结合，释放能量并产生三个阿尔法粒子，也就是氦原子核。
氢和硼在地球上储量丰富、容易获取，反应产物主要是带电粒子，而非高能中子。这意味着更少的放射性污染，也意味着更简单的屏蔽和维护。
更诱人的是，带电粒子的能量未来有可能被直接转化为电能，而不必像传统电站那样先烧水产生蒸汽、再推动涡轮机发电。
绕开“全体加热”的巧办法
然而，天下没有免费的午餐。要让氢核与硼核克服强大的电磁排斥力“撞”到一起，需要的能量远比氘氚反应高。
氢硼聚变所需的温度远高于氘氚聚变，对等离子体约束的要求也极为苛刻。
如果按常规思路，把整团等离子体都加热到足够高的温度，难度几乎是天文数字。
新奥团队另辟蹊径。他们没有试图把整个等离子体都加热，而是把高能中性束注入与射频波加热结合起来。
这种组合方式，让一部分粒子被推到最容易发生氢硼反应的能量区间，即所谓的“第一共振峰”。
打个比方，这就像想让一群人跳过高栏，与其让所有人都练成跳高健将，不如专门挑出一批人，助跑加速后直接起跳。
这种“精准加热”的思路，既能降低对整体等离子体温度的要求，又能把有限的能量集中用在最关键的地方。
这一过程在等离子体中产生了大量高能的“快质子”，它们与硼原子核碰撞，最终把聚变反应速率推高到每秒1亿次以上。
可重复的证据，与更远的目标
新奥方面表示，来自国际研究机构和高校的十多位专家评审了这一结果。实验中产生的阿尔法粒子可被重复测量，为氢硼聚变确实发生提供了证据。
项目负责人表示，氢硼聚变已吸引了包括美国TAE科技公司和德国马维尔聚变公司在内的多家私营聚变企业的关注。
不过，从“实现反应”到“商业发电”，中间仍隔着巨大的技术鸿沟。
对外界而言，更值得关注的是可重复性。只有在多次实验中稳定复现，并经过更广泛的同行检验，这一成果的科学价值才能得到充分确认。
每秒1亿次反应听起来惊人，但要让聚变释放的能量超过输入能量，还需要把等离子体推向更极端的条件。团队的下一个目标，是尽快让等离子体温度达到1亿摄氏度。
如果将来能实现带电粒子能量的直接转换，发电效率有望大幅提高，电站结构也会更加简洁。
新奥也在加速推进下一代实验平台。本月早些时候，其第三代聚变装置和龙-2已举行开工仪式。
在全球聚变竞赛中，国家主导的大科学工程与灵活的商业公司正在形成“双轮驱动”。美国、英国、德国、日本等国的私营聚变企业近年来融资活跃，各自押注不同的技术路线。
与国家层面主导的大型托卡马克装置不同，商业公司往往更注重工程化与成本控制，希望尽早找到可以落地发电的技术路径。
新奥的这次突破提醒人们，通往清洁聚变能源的道路或许不止一条，而中国企业正在其中一条更难走的小路上，迈出了扎实的一步。
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