北京
来源：科技日报
科技日报记者 操秀英
9月中旬的一个深夜，河北廊坊新奥聚变实验大厅里，屏幕上一个信号突然跳出——20多个阿尔法粒子信号同时出现，时序完全吻合。一周后，经反复验证和专家论证，结果被确认：新奥聚变自主研发的“玄龙-50U”球形环装置，成功实现了氢硼聚变反应。
这是全球商业化聚变公司在自有装置上首次实现氢硼聚变反应，也是中国磁约束聚变装置首次实现加注先进燃料的清洁无中子聚变反应。
聚变能被誉为人类能源的终极解决方案，其燃料来自海水和地壳，不产生温室气体，不产生长寿命放射性废物。目前全球主流路线是氘氚聚变。新奥选择了另一条路：氢硼聚变。“氢和硼都是自然界中储量最丰富的元素之一，氢硼聚变不产生中子，产物可以直接转化为电能，理论上发电成本可以降到每度电1毛钱以下。”新奥氢硼聚变技术负责人刘兵向科技日报记者介绍。
正如硬币有两面，具备成本优势的氢硼聚变的反应条件却极其苛刻。氢硼聚变需要等离子体温度达到几亿摄氏度以上，反应截面极小，点火难度极高。
新奥的解决方案是“曲线救国”。新奥聚变实验首席科学家石跃江介绍，他们通过中性束注入和射频波协同加速，让一部分超热质子进入162—200千电子伏的能量区间，进入氢硼聚变反应的“第一共振峰”，大幅提升反应概率。
业内专家认为，此次突破的意义在于将球形环氢硼路线从“理论可行”推进到了“实验可验证”阶段。“尽管这还不是可产生能量的聚变演示，但它仍然是先进燃料聚变研究中的一个重大科学里程碑。”西安交通大学教授迪特·霍夫曼认为，这标志着磁约束氢硼聚变的实验研究向前迈出了重要一步。
氢硼聚变并非新奥独家的选择。国际上，美国TAE科技公司走加速器束驱动的场反位形路线，2023年在日本国立核融合科学研究所的LHD仿星器装置上首次实现了氢硼反应。新奥此次突破是在自己研制的装置上独立完成。在西安交通大学物理学院副院长赵永涛教授看来，“新奥实现了自有装置、自有燃料路线、自有工程技术的全链条闭环，这在国际上并不多见”。
大连理工大学物理学院院长王正汹分析，新奥氢硼聚变路线目前在国际上处于特色差异化赛道。“新奥汇聚了一大批海内外顶尖青年科研力量，叠加长期高强度持续投入，研发稳扎稳打、迭代效率极高，形成了领先的竞争力。”他说。
赵永涛认为，这一成果更重要的意义在于，它标志着在我国聚变“多路径并行探索”中，民营力量在第一梯队站稳了脚跟。王正汹也表示，“玄龙-50U”突破技术门槛极高的氢硼聚变实验，吹响了国内核聚变攻坚的号角，为产业驱动聚变研究树立了先行范例。
正如专家所说，我国聚变研究呈现“多路径并行”格局。国家队以氘氚聚变为主线，在托卡马克领域积累了深厚基础，民营企业则在球形环、仿星器、场反位形等多种构型上积极探索。“聚变重大工程往往周期长、投入大，民企的快速迭代可以在风险较高、尚在探索的路线（如氢硼这类先进燃料）上先跑起来，用较低成本把物理和技术边界往前探。”赵永涛说。
无疑，聚变能源的商业化仍道阻且长。尽管新奥此次在氢硼聚变上的突破令人振奋，但新奥内部团队及行业专家均对未来持审慎乐观态度。刘兵说，当前装置测到约每秒1亿个阿尔法粒子，实现“从0到1”的突破，但把聚变能量稳定输出并转化为电能，还要面对“从1到100”的挑战。
“从氢硼聚变反应验证迈向商业化发电，我们仍需接连攻克多道核心关口。”石跃江表示，接下来，团队将聚焦聚变反应率的提升、装置与工程能力的放大验证、燃烧等离子体的系统研究等关键课题进行攻关。
赵永涛称，必须清醒地认识到，无论从科学、技术和战略哪方面讲，聚变反应和聚变能源是两个不同的概念，观测到聚变反应不等于验证了聚变能源的可行性。“前路漫漫，总的来看，这是极其可喜的、具有一定里程碑意义的进步，是我国聚变能源，尤其是氢硼聚变能源领域的万里长征走出了第一步。”
无论如何，或许正如托卡马克之父列夫·阿齐莫维奇所言，“当社会需要聚变的时候，聚变就能实现”。“科学有很多不确定性，但我们是乐观的，将一步一个脚印向2030年点亮氢硼聚变‘第一盏灯’、2035年进入稳态大功率发电示范堆的目标推进。”石跃江说。
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