王雁：新奥球形环氢硼聚变路线规划

新奥能源研究院国际生态合作部主任 王雁：非常荣幸今天能够代表新奥能源研究院介绍一下新奥的“球形环氢硼聚变路线规划”。新奥聚焦于未来能源的发展需求，从清洁、低成本和燃料易得的角度，对聚变技术研发路线进行了规划和选择。聚变的技术路线有很多种，从宏观上要进行两种选择，一个是燃料的选择，另一个是实现方式的选择。在燃料方面，当前最常见的是以氘氚为燃料，此外还有氘氘、氘氦3、氢硼等。实现方式方面主要分为磁约束、惯性约束、磁惯性约束结合等。当前国内外几十套装置分别选择了不同的燃料与实现方式的组合，各具优势，进展也各不相同。

新奥选择氢硼为燃料主要是解决清洁和燃料易得的问题。我们分析了这四种燃料的特点，最主流的氘氚燃料，其最大的优势是最容易发生聚变反应，而且从理论上来说不存在资源受限的问题。但是氘氚的制备技术现在还不够成熟，同时氘氚使用受到严格的把控，而且氘氚反应还会产生大量的中子辐射，因此从清洁和燃料易得的角度，氘氚并不是最佳选择。氘氘和氘氦3与氘氚类似，不可避免地会产生中子辐射，同时燃料获取受限。氢和硼储备量大，氢硼反应不会产生中子，以氢硼为燃料既清洁，又储备丰沛易获得。

但为什么现在大多数聚变装置都选择氘氚而不是氢硼呢?因为氢硼聚变的反应条件非常苛刻。根据热平衡劳森判据判断聚变反应条件，氘氚最容易，氢硼最难。仅从达到温度的角度，氘氚大概在1亿度左右可以达到聚变反应条件，而氢硼要到10亿度的量级才能够发生反应。但是我们通过一些研究发现，通过降低辐射损失或提高氢硼反应率，我们有望把氢硼聚变的点火条件的温度降低在5亿度左右。美国和日本目前都已经通过中性束加热技术实现了将等离子体温度加热到5亿度，而且去年，日本进一步在5亿度的温度下成功地探测到了氢硼聚变反应的发生。这个实验告诉我们，我们可以实现5亿度的加热温度，而且，在5亿度的时候氢硼聚变反应也确实发生了。

因此，回到燃料的话题，选择氢硼作为燃料，虽然聚变反应条件更为苛刻，但技术的发展已经可以实现。同时，进行氢硼聚变研究的也并不只是新奥一家，国外也有好几家企业在进行氢硼聚变商业化的研究工作。

在选择氢硼为燃料后，还要选择适合的约束方式和装置。我们选择的是球形环装置。球形环和托卡马克相比的最大优势是高比压。比压的概念是我们把等离子体约束到一个球体以后，等离子体的压强和磁场的比值。聚变反应是要在极高温和极高压下发生的，要达到极高的压强，就需要很大的磁场。高的比压可以降低对磁场的要求，而且球形环的体积更小，加热温度也更容易实现。所以我们最终选择了球形环+氢硼聚变的技术路线。

去年我们系统地分析了各种燃料和约束装置的情况，发表了一本《聚变点火原理概述》的书，得到了业界专家的好评。今年我们将“球形环氢硼聚变路线”进行了阐述，经过国际同行评议后，已在聚变界的主流期刊上进行了发表。

从未来能源的最终形式出发，我们也梳理了聚变电厂的设计方案，从氢硼燃料站到电源控制等附属厂房，再到反应堆厂房，产生的电能输送到电网，进行了全流程的梳理，以落地执行为最终目标对整体涉及到的核心的技术问题进行了拆解和系统的规划与布局。

归纳一下前面所说的内容。我们选择氢硼球形环技术路线，虽然氢硼反应最难，但是国内外的研究进展已经成功降低了它的反应条件，所需的加热要求可以通过中性束加热实现，球形环装置的选择也使得等离子体可以在较低的磁场下达到更高的压强，而这个较低的磁场当前的技术已经可以满足要求。在人工智能的加持下，我们认为，氢硼聚变可以在十年到二十年之内实现关键性的突破。

我们以实现氢硼聚变发电为目标制定了商业化路线规划，通过一代代装置的迭代，逐步提高装置的参数，最终计划在2035年开始氢硼聚变发电商业示范堆的建设工作。

左图为我们的第一代装置玄龙50，这个装置从2018年开始设计，用了10个月时间建成，并于2019年8月实现了等离子体的放电。去年7月这个装置已经完成了它的使命。去年12月在玄龙50的基础上，我们升级建成了第二代装置玄龙50U，并在今年1月也实现了等离子体的放电。对于下一代装置“和龙2”号，我们已经完成了它的物理和工程设计。和龙2号建成之后将是全球参数最高的球形环装置。

快速介绍一下当前的技术成果。物理试验方面我们目前高密度电流达到了500千安，我们也正在通过试验验证获取氢硼反应增益的可靠的依据。在高温超导磁体线圈方面我们研制了第一代高温超导模型线圈，验证了无绝缘高温超导磁体的技术路线可行性。在人工智能技术方面我们也进行了一系列的部署。以上这些技术基本都是按照我们的规划在推进。

聚变是一个比较复杂的系统工程，而氢硼与氘氚虽然燃料不同，但在基础研究方面有很多相通的技术，所以我们秉承着“人有我用”的理念，与国内外的多家机构开展合作，支持技术获得突破。我们更希望外部的生态资源能够帮助我们启发更多的灵感，所以我们会共享数据，鼓励合作伙伴用我们的数据来开展课题研究，我们也会开放试验平台，并在全球发布技术难题，在一些专业对口的高校，我们也设立了奖学金和奖教金，为了鼓励聚变专业的老师和学生能够坚持在这个领域，热爱这个领域。

最后，还是希望大家能团结在一起，不管是氢硼还是氘氚，都需要大家来共同努力，为了聚变事业贡献力量，集智创新。用我所能，善待明天。

谢谢大家。