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每秒 1 亿个阿尔法粒子:聚变这个月补上四块拼图,也把时间表往后挪了一格

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10 月前后半个月,核聚变在四个不同层面各向前走了一格:河北廊坊的一台球形环装置第一次在自有装置上做出氢硼聚变反应;合肥的 BEST 园区提前交付、主机进入“四环套装”;上海一家初创公司把仿星器最难的一环——CICC 三维超导磁体——做成了产线;大洋彼岸,AI 开始以 20 毫秒的节奏参与等离子体的预测与控制。四件事分开看都是单点进展,合在一起,才是一台聚变装置从燃料、机器、零件到控制器的完整链条。

但同一批资料里也有一句不太好听的实话:全球聚变公司的商业发电时间表,正在整体往后挪。

一、燃料:20 多个阿尔法粒子信号,把氢硼从“理论可行”推到“实验可验证”

9 月中旬的一个深夜,河北廊坊新奥聚变实验大厅的屏幕上,20 多个阿尔法粒子信号同时跳出,时序完全吻合。一周后经反复验证和专家论证,结果被确认:新奥聚变自研的“玄龙-50U”球形环装置实现了氢硼聚变反应(科技日报)。据这篇报道,这是全球商业化聚变公司首次在自有装置上实现氢硼聚变反应,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。

为什么值得单独记一笔?因为氢硼走的不是主流路线。全球主力是氘氚聚变,而氢硼不产生中子,产物可直接转化为电能,新奥氢硼聚变技术负责人刘兵给出的理论口径是“发电成本可以降到每度电 1 毛钱以下”。代价写在物理里:等离子体温度要几亿摄氏度以上,反应截面极小,“点火难度极高”。

新奥的办法是“曲线救国”。首席科学家石跃江介绍,团队通过中性束注入与射频波协同加速,让一部分超热质子进入 162—200 千电子伏的能量区间,正好落在氢硼反应的“第一共振峰”上,从而大幅提升反应概率。目前装置测到约每秒 1 亿个阿尔法粒子。

评价这一突破时,西安交通大学教授迪特·霍夫曼的措辞很克制:“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。”西安交大物理学院副院长赵永涛则把重点放在“自有装置、自有燃料路线、自有工程技术的全链条闭环”上。需要补充的是,国际上美国 TAE 科技公司走的是另一条路:它 2023 年在日本国立核融合科学研究所的 LHD 仿星器上首次实现过氢硼反应。新奥这次是在自己研制的装置上独立完成。新奥给出的时间表是: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。

二、装置:BEST 园区提前交付,主机开始“四环套装”

10 月 1 日,新华社从合肥未来大科学城发回消息:国家重大工程紧凑型聚变能实验装置(BEST)项目园区提前交付使用,装置主机建设进入“四环套装”攻坚阶段(新华社)。自今年 7 月以来,真空室、冷屏、环向场磁体等关键核心部件陆续运抵现场;目前四段真空主机组件已顺利落位安装,首套环向场磁体各项测试全部完成。

“四环套装”是个很工程的词:真空室、冷屏、环向场磁体、内部部件,由内向外依次套装。BEST 是我国自主研制的下一代聚变能燃烧实验装置,目标是率先开展长时间反应堆条件下的氘氚燃烧科学技术研究,探索托卡马克聚变堆的科学与工程可行性。园区提前交付、主机开始套装,意味着这台装置已经从“部件到货”转入“总装”阶段——这一阶段最考验的不是物理设想,而是装配精度与工期。

三、零件:仿星器最难的那一环,被做成了一条产线

10 月 13 日,岩超聚能宣布已于第三季度完成数亿元 Pre-A 轮融资,由岩山科技、鸿元投资集团、万联广生、洪山资本等产业与财务投资机构联合投资;规模更大的 A 轮融资已经启动,其中 50% 额度领投方已锁定(中国能源网)。

钱是结果,值得看的是钱买到了什么。仿星器的研发核心难点集中在三维超导磁体的高精度制造上,而管内电缆导体(CICC)及基于 CICC 的超导磁体,是目前大型高场超导磁体公认的最优技术路线,ITER、BEST 等大型超导聚变装置均采用该方案。问题在于,仿星器的特殊三维构型让 CICC 的工程化建造难度陡增——按中国能源网的报道,“迄今为止全球仅德国、日本建成采用 CICC 超导磁体的仿星器装置”。岩超聚能称自己是目前国内唯一具备仿星器 CICC 三维超导磁体完整自研能力的主机公司,且产线已投产并完成多轮迭代升级。

它的装置谱系也交代得很具体:小型装置 YF-1 计划 2027 年底建成,卖点是全球首个同时应用“全高温超导 + 金属 3D 打印 + AI 数字孪生”三项技术的仿星器;中型装置 YF-2 采用铌钛 + 铌三锡 + 钇钡铜氧的高低温混合超导方案,计划 2029 年底建成;大型装置 YF-3 拟用全高温超导 CICC 三维磁体冲击点火、演示聚变能发电,计划 2035 年前建成。短中期它靠“1+N”战略把超导技术卖向能源、工业、医疗与航天:能源侧已获得国际知名聚变装置的核心超导磁体订单,首笔款到账。

四、控制器:20 毫秒,AI 开始当“副驾驶”

燃料和磁体之外,还有一条更年轻的线索:AI 进入聚变的实时控制回路。

据中科院网信工作动态转引美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的消息,PPPL 与普林斯顿大学联合开发出一个名为 PACMAN(利用机器学习进行预测与控制)的 AI 软件框架,能在约 20 毫秒内完成对聚变等离子体的预测与控制——传统计算机模拟需要数天甚至数月才能完成一次运算,而人工操作员无法应对等离子体在几毫秒内的快速变化(中科院网信工作动态、PPPL)。

在 DIII-D 国家聚变设施的托卡马克上,研究团队做了 5 项实验:控制系统加热、预测等离子体边缘能量爆发、探测并控制高速粒子驱动的等离子体波,还成功同时控制 6 个回旋管的功率与反射镜位置,让设备协同达成设定目标。相关成果已发表在《核聚变》杂志上。两个细节值得记住:框架在执行控制指令前会先过一遍硬件安全限制,对 AI 生成的控制方案做校验;研究团队同时强调,AI 并未取代人类对实验的控制,实验目标与核心参数仍由科学家设定。

几乎同一时间,美国能源部“创世纪任务”(Genesis Mission)第二阶段公布的名单里,联邦聚变系统公司(CFS)是唯一牵头项目的私营企业,做的正是面向 SPARC 装置的 AI 数字孪生平台:用 DOE 超算处理数十年聚变数据,训练强化学习与智能体模型,充当 SPARC 控制室的“AI 副驾驶”(CFS)。合作方名单包括劳伦斯利弗莫尔、橡树岭、PPPL、SLAC 四家国家实验室,卡内基梅隆与 MIT 两所大学,以及 Google DeepMind、NVIDIA、Synopsys、通用原子。按 CFS 的说法,这是迄今规模最大的一次“AI 用于聚变”的协作。三条线索叠起来看,AI 在聚变里的位置正在从“画磁场的”变成“开装置的”。

五、把两本账放在一起:融资涨了 233 倍,时间表往后挪了

四条进度条同时前进,容易让人产生“很快就要成了”的错觉。另一组数字给出了配重。

据科技部三司三处处长郭育敏在一场聚变论坛上的介绍,今年上半年国内核聚变领域一级市场融资事件达到 30 笔,同比增长 8 倍;融资总规模 80 亿元,同比增幅超过 233 倍;近 30 家初创企业在此期间获得资本加持,产业链上下游企业合计融资约 15 亿元。全球范围看,2025 年 7 月至 2026 年 6 月,聚变产业年度新增融资同比激增 69% 至 44.8 亿美元,行业累计融资 142.4 亿美元;2022 年至 2025 年全球五大经济体聚变总投入 203.5 亿欧元,其中中国公共资金约 54.5 亿欧元居首,私营资金仅 15 亿欧元。上海的聚变行业累计融资已接近 180 亿元(澎湃新闻)。

而在《2026 全球聚变产业报告》里,45 家给出商业发电时间表的聚变公司中,计划 2031 至 2040 年间实现商用的公司数量比上一年调查减少,把目标定在 2041 至 2050 年的明显增多。国际原子能机构的最新数据也提醒着这条路有多宽:全球 174 个聚变装置中,托卡马克 78 个、仿星器 28 个、激光惯性约束 20 个、其他路线 48 个——技术路线还没有收敛,谁也不能提前离场。

结语:可以带走的三个判断

第一,这一轮的进展是“链条式”的,不是“点火式”的。氢硼燃料、BEST 总装、仿星器磁体产线、AI 控制器,分属四个不同环节,没有谁单独跨过商用门槛,但它们同时往前,说明工程化的地基在变厚。

第二,AI 在聚变里的位置,正在从设计阶段下沉到运行阶段。从用 AI 找仿星器磁场设计的新解,到 PACMAN 的 20 毫秒闭环、SPARC 的数字孪生副驾驶,这是过去一年最实在的变化之一——也是最容易被“又融了多少钱”这类新闻盖住的变化。

第三,把时间表往后挪,未必是坏消息。融资涨 233 倍而商用预期后移,说明这个行业正在从“讲故事”切换到“报进度”。真正需要盯的不是又融了多少钱,而是 YF-1 能不能在 2027 年底建成、BEST 的四环能不能顺利套上,以及“每秒 1 亿个阿尔法粒子”什么时候变成可计量的能量增益。

托卡马克之父列夫·阿齐莫维奇说过一句话:“当社会需要聚变的时候,聚变就能实现。”这个 10 月给出的版本更朴素一些:先把产线建起来,把四环套上去,把控制器调快,然后等社会真的需要它。

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