國(guó)運(yùn)級(jí)賽道上，為什么合肥能干成“核聚變之城”

就在今年初，一場(chǎng)有關(guān)核聚變產(chǎn)業(yè)的大會(huì)在合肥舉辦。

在這場(chǎng)大會(huì)中，我們注意到這么一則消息：

合肥發(fā)布“2025年度合肥聚變十大創(chuàng)新成果”，此外，還有多個(gè)重大核聚變采購(gòu)項(xiàng)目簽約和聚變聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目簽約。

本來(lái)以為只是一場(chǎng)普通的成果展，但仔細(xì)一看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這“十大創(chuàng)新成果”并不簡(jiǎn)單。

比如，合肥“人造太陽(yáng)”EAST創(chuàng)造“億度千秒”世界紀(jì)錄，這一突破直接驗(yàn)證了聚變堆高約束模穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的可行性；

再比如，自主研制的離子回旋加熱系統(tǒng)（ICRF）通過(guò)驗(yàn)收，其中核心部件實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化；

還有高、低溫混合超導(dǎo)磁體中心穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到35.1特斯拉，刷新世界紀(jì)錄，該磁體攻克了低溫高場(chǎng)下多項(xiàng)技術(shù)難題，同樣實(shí)現(xiàn)材料、工藝、制備的100%自主可控……

有人可能覺(jué)得，這并沒(méi)有什么了不起的。

但你要知道，往前倒三十年，沒(méi)人信中國(guó)能干成核聚變這件事，而現(xiàn)在光一個(gè)合肥就打了那些國(guó)外專家的臉，還讓技術(shù)跑到了世界最前面。

合肥，是如何做到的？

01.

50年磨一劍

合肥與核聚變的故事，最早要從50多年前講起。

1973年，中國(guó)科學(xué)院決定在合肥建立“受控?zé)岷朔磻?yīng)研究實(shí)驗(yàn)站”，并從全國(guó)調(diào)集了110名專業(yè)人員到合肥科學(xué)島專門(mén)攻關(guān)核聚變。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)室，也就是大名鼎鼎的“等離子體物理研究所”的前身。

剛剛開(kāi)始研究，團(tuán)隊(duì)就碰上了不少麻煩。

根據(jù)當(dāng)時(shí)的科學(xué)家回憶，當(dāng)時(shí)島上條件艱苦，茅草一人多高，一下雨螃蟹、蛤蟆遍地爬，只有零星幾個(gè)建筑。

牽頭項(xiàng)目的院士萬(wàn)元熙，從宿舍騎自行車(chē)到實(shí)驗(yàn)室要1個(gè)多小時(shí)。

環(huán)境的因素是小事，可以慢慢“拓荒”，但技術(shù)上的難題就不是那么容易解決了。

舉一個(gè)例子，當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)每年超導(dǎo)線圈的產(chǎn)量?jī)H為三五十公斤，而項(xiàng)目需求是20多噸。

為此，團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)波折，最終在俄羅斯找到了可用的廢棄超導(dǎo)線材，并通過(guò)自身努力，攻克了“上千米長(zhǎng)的超導(dǎo)線百分百不斷線”的技術(shù)難題。

像這樣的“技術(shù)性難題”在實(shí)驗(yàn)中并不少見(jiàn)。

但合肥科學(xué)島上的科學(xué)家們就是有那么“一股勁”，硬生生靠著“土槍土炮”打贏了一場(chǎng)又一場(chǎng)的硬仗。

研究所在后續(xù)過(guò)程中通過(guò)不斷研究接連建成HT-6B、HT-6M和HT-7幾代裝置。其中，1994年研制成功的圓截面超導(dǎo)托卡馬克裝置HT-7“合肥超環(huán)”，使得我國(guó)成為繼俄、法、日之后第四個(gè)擁有超導(dǎo)托卡馬克裝置的國(guó)家。

到了90年代，為了尋求技術(shù)突破，團(tuán)隊(duì)決定更進(jìn)一步：

提出建設(shè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置（EAST） 的構(gòu)想，這在當(dāng)時(shí)被不少人視為“天方夜譚”。

這個(gè)EAST還有一個(gè)通俗易懂的名字，叫作“人造太陽(yáng)”，光聽(tīng)名字就知道難度高得可怕。

但團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持了下來(lái)，國(guó)家與合肥也給予了充分支持，1998年EAST正式立項(xiàng)，并被冠以“東方超環(huán)”的名字，獲得了1.65億元研發(fā)經(jīng)費(fèi)。

在數(shù)十年的技術(shù)積累和困難突破下，2006年由我國(guó)獨(dú)立設(shè)計(jì)、自主研制的EAST裝置一次性調(diào)試成功，成為世界上首個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置，自主研制率高達(dá)90%以上。

就靠這一張“王牌”，我國(guó)可控核聚變研究實(shí)現(xiàn)了從“并跑”到“領(lǐng)跑”的跨越。

不僅如此，EAST建成后，還在持續(xù)挑戰(zhàn)極限。

在2025年1月，EAST成功實(shí)現(xiàn)了1億攝氏度等離子體穩(wěn)態(tài)運(yùn)行1066秒，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，標(biāo)志著人類首次在實(shí)驗(yàn)裝置上模擬出未來(lái)聚變堆運(yùn)行所需的條件。

除了EAST，在合肥科學(xué)島上，還有著同樣是等離子體物理研究所承擔(dān)的緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置BEST，聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施CRAFT——這三個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置湊在一起，被外界稱為合肥可控核聚變的“鐵三角”。

實(shí)驗(yàn)走得快，科研跑得前，但是如果沒(méi)有商業(yè)化的可能，那還是一地雞毛。

同樣，合肥在可控核聚變商業(yè)化方面同樣是十分靠前。

2023年，《以創(chuàng)新模式加速推進(jìn)聚變能商業(yè)應(yīng)用戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2022—2035年）》出臺(tái)，確立核聚變開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)堆、工程堆和商業(yè)堆三步走的“逐日方案”，合肥，正是方案的戰(zhàn)略中心和研究中心。

02.

“兩張王牌”

合肥搞核聚變，其實(shí)有“一明一暗”兩張王牌。

“明牌”不難理解，就是上面提到的位于合肥的中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所。

1991年，蘇聯(lián)解體同時(shí)也震碎了蘇聯(lián)的科研體系，莫斯科郊外著名的庫(kù)爾恰托夫研究所陷入經(jīng)費(fèi)枯竭的困境，其原本引以為傲的、世界上第一個(gè)超導(dǎo)托卡馬克裝置T-7，被迫斷電封存。

這一消息傳到了時(shí)任等離子體所所長(zhǎng)霍裕平院士那里，他敏銳地意識(shí)到：

這不就是中國(guó)核聚變技術(shù)“彎道超車(chē)”的絕佳機(jī)會(huì)嗎？

如果能引進(jìn)T-7，合肥的研究將跨過(guò)漫長(zhǎng)的研發(fā)摸索期，直接拿到超導(dǎo)技術(shù)的“入場(chǎng)券”。

然而，囊中羞澀是最大的“攔路虎”，當(dāng)時(shí)的中國(guó)根本掏不出數(shù)百萬(wàn)美元的購(gòu)買(mǎi)資金。

在那個(gè)特殊的歷史窗口期，一場(chǎng)堪稱人類科技史上最“接地氣”的貿(mào)易誕生了，經(jīng)過(guò)艱苦談判，中俄雙方達(dá)成協(xié)議：

以物易物。

等離子體所舉全所之力籌措資金，最終用價(jià)值400萬(wàn)元人民幣的生活物資，換回了這臺(tái)造價(jià)高達(dá)1500萬(wàn)美元的尖端大科學(xué)裝置。

根據(jù)記載，這批物資包括：羽絨服、牛仔褲、瓷器、車(chē)胎、收錄機(jī)，甚至還有豬肉罐頭和幾臺(tái)當(dāng)時(shí)稀罕的電腦。

靠著這個(gè)研究所，靠著這么一群人，合肥才一躍升級(jí)為可控核聚變的“核心地帶”。

“明牌”是等離子體物理研究所，而合肥核聚變的“暗牌”更加強(qiáng)大，那就是位于合肥的中國(guó)科技大學(xué)。

當(dāng)年，中科大因?yàn)閲?guó)家三線建設(shè)從北京內(nèi)遷，被多個(gè)省份婉拒后，只有安徽表示出接受強(qiáng)烈意愿。

在中科大遷至合肥后，時(shí)任領(lǐng)導(dǎo)更是提出“每人每天省下一口糧，也要讓中科大師生吃飽”，以傾省之力支持，這份“留住國(guó)家科學(xué)火種”的誠(chéng)意感動(dòng)校方，由此形成深厚的地校情誼。

合肥有多支持中科大？

舉個(gè)例子，中科大有張“王牌”——量子力學(xué)。20多年前，量子研究還被看作是偽科學(xué)，但合肥一直給予全力支持，在量子科研立項(xiàng)的時(shí)候，安徽的政府人員直接出面，從國(guó)家批下來(lái)15個(gè)億，引導(dǎo)項(xiàng)目成立。

投桃報(bào)李，受合肥政府鼎力支持的中科大，在核聚變領(lǐng)域?yàn)楹戏蕩?lái)的驚喜可不少。

就說(shuō)當(dāng)年合肥研究EAST項(xiàng)目的時(shí)候，得益于合肥早年留住了中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，而中科大與科學(xué)島上的等離子體物理研究所有著極其緊密的合作關(guān)系，中科大為研究所輸送了大量最優(yōu)秀的物理、工程人才，而研究所則為中科大的師生提供了世界一流的科研平臺(tái)和實(shí)踐基地。

不僅如此，為了更系統(tǒng)地支持核聚變事業(yè)，中科大還成立了核科學(xué)技術(shù)學(xué)院，直接為EAST等項(xiàng)目培養(yǎng)專業(yè)人才，這種“產(chǎn)學(xué)研”的深度融合，是其他城市難以復(fù)制的優(yōu)勢(shì)。

可以說(shuō)，等離子體物理研究所是合肥核聚變“看得見(jiàn)的底座”，而中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，則是那股“看不見(jiàn)的暗流”。

一明一暗，一硬一軟，既決定了合肥能“造得出”，又決定了合肥能“走得遠(yuǎn)”。

03.

“風(fēng)投之城”的另一面

合肥，近幾年真是風(fēng)光無(wú)限。

有幾個(gè)故事被拿出來(lái)反反復(fù)復(fù)地說(shuō)，押寶京東方、進(jìn)軍半導(dǎo)體、發(fā)力新能源……

可控核聚變的久久為功，與這些“風(fēng)投故事”有些許的不一樣，不過(guò)從中，我們還是能看到許多異曲同工的地方。

就來(lái)談?wù)勎野l(fā)現(xiàn)的兩點(diǎn)吧：

長(zhǎng)期主義與頂層思維

很多人只看到了合肥在項(xiàng)目上的“一擲千金”，卻忽略了這座城市在專業(yè)領(lǐng)域里長(zhǎng)達(dá)幾十年的“細(xì)水長(zhǎng)流”。

就比如核聚變領(lǐng)域，這是一個(gè)極難“快速見(jiàn)到市場(chǎng)”的產(chǎn)業(yè)，在此前四五十年里，核聚變?cè)谥袊?guó)還遠(yuǎn)看不到什么“商業(yè)前景”，更沒(méi)人提什么“產(chǎn)業(yè)回報(bào)”。

但合肥的科研人員，就這么一代一代往里猛撲進(jìn)去，合肥的錢(qián)，就這么一年一年往里投，從來(lái)沒(méi)斷過(guò)。

以前我們總說(shuō)合肥在“賭”，但賭，押的是運(yùn)氣，而運(yùn)氣，撐不起合肥半個(gè)世紀(jì)的等待。

這種定力，在合肥引進(jìn)的項(xiàng)目上都能找到。

很多人只知道2008年合肥拿出三分之一地方財(cái)政收入押注京東方，卻不知道，合肥分別在2010年、2012年、2015年以多種形式投資引進(jìn)京東方的產(chǎn)線。

周期拉得越長(zhǎng)，壁壘越高，合肥的“長(zhǎng)期主義”就越吃香。

再來(lái)看看頂層思維。

還是拿可控核聚變一事來(lái)說(shuō)，合肥扛起中國(guó)核聚變大旗的背后，其實(shí)有一套大科學(xué)裝置“沿途下蛋”的科技成果轉(zhuǎn)化機(jī)制，這套機(jī)制的核心就在16個(gè)字中——“跟蹤發(fā)掘、二次開(kāi)發(fā)、轉(zhuǎn)化孵化、迭代應(yīng)用”。

怎么理解？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在對(duì)裝置的科學(xué)研究中，會(huì)衍生出一批新技術(shù)、高端設(shè)備等，技術(shù)溢出效應(yīng)明顯。合肥對(duì)裝置衍生技術(shù)進(jìn)行跟蹤，開(kāi)展這些技術(shù)的成果發(fā)掘以及概念驗(yàn)證，讓其在研發(fā)過(guò)程中分步轉(zhuǎn)化、落地見(jiàn)效，并反哺科研。

畢竟聚變商業(yè)化是長(zhǎng)期過(guò)程，但衍生技術(shù)可在短期內(nèi)創(chuàng)造價(jià)值。

比如EAST裝置，這項(xiàng)用于開(kāi)展高參數(shù)聚變等離子體物理實(shí)驗(yàn)的研究目前已經(jīng)積累了超導(dǎo)磁體、大赫茲應(yīng)用、低溫等離子體等領(lǐng)域有效專利400余項(xiàng)，已在合肥當(dāng)下的核聚變產(chǎn)業(yè)鏈上結(jié)出了碩果。

目前，部分技術(shù)開(kāi)展轉(zhuǎn)化應(yīng)用，轉(zhuǎn)化專利80余項(xiàng)、成立企業(yè)21家，已經(jīng)孵化出像中科離子、曦合超導(dǎo)、中科太赫茲這樣的明星企業(yè)，成為合肥可控核聚變產(chǎn)業(yè)鏈中極其重要的“中堅(jiān)力量”。

沿著一條主線，一步一個(gè)腳印地把盤(pán)子做大，這才是合肥真正的厲害之處。

當(dāng)然，核聚變能的商業(yè)化應(yīng)用正處在從工程驗(yàn)證向商業(yè)化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，路還很長(zhǎng)，在商業(yè)化的“黎明”到來(lái)之前，合肥這匹“千里馬”能跑多遠(yuǎn)？

讓我們拭目以待。

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