■杨圆明在调试实验装置测量仪表
■文/图 记者郭成 通讯员马晓宁
“炮号：3901；进出状态：允许进出……”5月8日，记者来到新奥科技发展有限公司玄龙-50u实验主机大厅，省劳模、该公司聚变副总工程师杨圆明说：“炮号就是实验次数，代表升级完的玄龙-50u球形环实验装置，已经做了3901次实验。”
跟着杨圆明的脚步步入大厅，一个球形环装置映入眼帘，密密麻麻的线路、仪表、管道令人眼花缭乱。这就是杨圆明团队白手起家，用上万个零件、几十个子系统搭建的我国首个中等规模球形环聚变等离子体实验装置。
“我们主要从事的是聚变能源的研发工作，一辆小皮卡车装的聚变原料所发的电相当于3万节火车皮煤炭的发电量。”杨圆明说，“也可以理解为我是个研发‘原子炉’的，我造的这个炉子是让氢和硼通过燃烧产生聚变后发电。只是我设计的这个‘原子炉’面临如何实现上亿温度，如何让聚变等离子体持续燃烧，如何缓解高热负荷，如何将聚变能源变成电能稳定输出等一系列难题，全世界的科学家和工程师都在各个方向进行攻关。”
造“聚变太阳”，这条路杨圆明已经走了7年。2017年，杨圆明来到新奥科技发展有限公司，成为聚变研发工程师。2018年，杨圆明带领团队开始建设玄龙-50球形环实验装置，通过设计新型的主机、面对等离子体部件、磁体支撑、真空连接密封等结构，解决了关键技术问题。杨圆明先后完成500余份图纸的编制，并作为第一发明人累计完成专利申报18项，其中发明专利6项。
为避免设计和安装过程中的干涉问题，杨圆明完成了一整套的安装流程文档和装配设计模拟，解决了整体吊装、对中安装调试、激光测量方案和基准网建立过程中遇到的问题，组织工程团队，在短短的2个月内完成装置的现场安装，将玄龙-50球形环实验装置从立项到第一次聚变等离子体试验装置放电的整个周期缩短至10个月，装置规模达到世界先进水平。
“国外以往的建设都需要3年以上时间，花费数亿资金，我们不但用时短，花费更不到国外同等规模建造费用的三分之一。”杨圆明说，“在2018年10月放电至今，玄龙-50装置完成了两万余炮的放电。随后，我们小步快跑，保持每半年一次的工程迭代，实现装置的持续优化，完成上万次的物理实验。”
在玄龙-50以及玄龙-50的升级换代装置玄龙-50u的升级建造过程中，内部面向等离子体部件的升级令杨圆明印象深刻。“聚变等离子体实验会产生超高温度、超高能量的离子，这些离子的能量可达到几十千电子伏特，温度会超过两三百万摄氏度。和它们接触的任何固体物质都存在熔化或直接气化的风险。我们要保证内部实验在这样的温度和能量下持续进行，但同时容器不被损坏，而且它们之间的相互作用所产生的杂质不影响物理实验的进行。”杨圆明说，“在玄龙-50升级过程中，我们开始也没有经验，实验过程也发生过金属被烧化、熔穿、部件掉落以及杂质过多无法实验的失败案例。我们的设计也在持续优化，能力逐步提升，每半年我们升级更新一次，如今3年已经升级了六七代的面向等离子部件，保障了物理实验参数的稳步提高，这样的更新迭代速度和设计能力是很多国内外科学家可遇而不可求的。”
类似内部面向等离子体部件升级的还有磁体、重力支撑、加热、等离子体诊断等系统的工程结构设计、接口设计、空间布局、与主机的集成、安装等。而这些系统的建造难度并不比玄龙-50主机装置低。在经历4次大的迭代升级后，玄龙-50试验装置获得的最高172ka的等离子体电流，实现了1.2a/w环形磁约束无中心螺线管的电流记录等物理成果。这也为2023年一年内就完成更高参数装置玄龙-50u升级款的建设提供了充分的技术保障。
“现在世界上在运行的磁约束聚变等离子体实验装置，除个别大型装置外，其他绝大多数并不是真正在进行核聚变反应过程的实验，更专业地称为‘燃烧等离子体’阶段，科学家们通过大量的实验和非常成熟的理论总结来判断实验参数是否达到聚变条件。”杨圆明说，“聚变科学家和工程师们也都希望能尽快点亮聚变发电的第一盏灯。但是这个过程还有很多的科研工程高峰需要攀登，大家要有耐心，现在也是集成了全人类的智慧在做，总结起来就是前途光明，道路漫长，但指日可待。”
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