非常观察|五月财报季,运动品牌谁在领跑谁在掉队
非常观察|五月财报季,运动品牌谁在领跑谁在掉队
非常观察|五月财报季,运动品牌谁在领跑谁在掉队界面新闻记者|戴晶晶
界面新闻编辑(biānjí)|张慧 杨悦
十几年前,新奥集团(下称新奥)在位于河北廊坊的总部(zǒngbù),建了一栋内部称为“光伏楼(lóu)”的厂房,想生产薄膜电池。
今年4月,界面新闻来到这个高德地图标为“新奥光伏”的地方,见到却是“电磁(diàncí)诊断实验室(shíyànshì)”、“离子回旋实验室”和“中性束离子源标准实验室”等核物理(héwùlǐ)设施,还有一台布满管道的聚变实验装置“玄龙(xuánlóng)-50U”。
这家在业内有“燃气大王”之称的民企,正在布局一种远比光伏激进得(dé)多的未来(wèilái)——可控核聚变。

新奥“玄龙-50U”球形环氢硼聚变装置 拍摄:戴晶晶
新奥在核聚变(jùbiàn)领域已耕耘八年,研发团队(tuánduì)300余人,包括海外高层次人才20余名(yúmíng)、博士硕士人才200余名,投入资金(zījīn)40亿元,可以说是非国家队背景中规模最大的核聚变商业公司。在运核聚变实验装置“玄龙(xuánlóng)-50U”,初步计划投资60亿建造下一代聚变装置“和龙-2”。
界面直击(zhíjī)|“人造太阳”技术再获突破,新奥球形环氢硼聚变(jùbiàn)装置实现兆安级电流
今年(jīnnián)3月,一向低调的新奥在国际SCI收录等离子体(děnglízǐtǐ)专业主流学术期刊《等离子体科学和技术》(Plasma Science and Technology,PST)上,发表13篇基于“和龙(lóng)-2”实验装置的物理设计论文,引起外界关注(guānzhù)。
一家城燃公司挑战“终极能源”让人意外(yìwài)。
核聚变是轻原子核结合成较重原子核并放出(fàngchū)巨大能量的过程。由于聚变原材料资源相对丰富,且(qiě)无污染排放,可控核聚变一直被(bèi)认为是人类解决能源问题的重要出路。
目前全球所有(suǒyǒu)的(de)核电站均通过核裂变产生能量,而聚变释放的能量约为裂变的四倍,燃煤的400万倍。
可控核聚变是一项“科幻级”技术,中国(zhōngguó)在这个领域起步晚(qǐbùwǎn),科研成果和人才都很稀缺。
今年4月,新奥宣布“玄龙-50U”突破百万安培(ānpéi)(兆安(zhàoān))等离子体电流,为全球首次实现兆安级氢硼等离子体放电。
可控核聚变领域存在着一个著名(zhùmíng)的“50年悖论(bèilùn)”,即距离实现可控核聚变永远只有50年,而新奥的目标是,到2035年建成聚变商业示范(shìfàn)堆。
新奥选择的氢硼球形环聚变路线,比起主流的氘氚聚变实现难度(nándù)更高,实验和工程化经验更少,不少业内人士评价新奥过于理想主义(lǐxiǎngzhǔyì)。
有业内(yènèi)专家告诉界面新闻,氢硼是核聚变理想的终极燃料,新奥(xīnào)这是在替后人踩雷铺路。也有人笑称,新奥创始人兼董事局主席王玉锁有点像中国的马斯克,“但就连(lián)马斯克都不投核聚变”。
王玉锁目光投向核聚变前,已成为燃气行业风云人物多年(duōnián)。
1993年(nián),新奥将(jiāng)管道天然气引入廊坊开发区,成为全国第一家进军城市公用事业的民营企业。
随着中国1998年后推进公共事业改革、“西气东输”拉开帷幕,新奥走出廊坊,拿下几十个(jǐshígè)城市(chéngshì)的燃气特许(tèxǔ)经营权,企业规模不断扩张,最终稳坐中国天然气分销行业龙头。2001年,新奥燃气(02688.HK,后更名为新奥能源)成功(chénggōng)在香港上市。
新奥的燃气业务如日中天,王玉锁却很有危机感,他意识到除了(chúle)特许经营权,新奥并(bìng)没有(méiyǒu)什么核心资源和技术,况且特许经营权最长期限只有30年。
“随时可能受到资源制约,十年后新奥卖(àomài)什么?城市燃气销售难以形成品牌,20年后新奥是什么?特许经营权到期,30年之后新奥干什么?”王玉锁曾在一次公司(gōngsī)高层会议上(shàng)提出三个问题。
2004年起,他(tā)力排众议发展“煤制气”以摆脱上游气源的掣肘,并着手生产清洁甲醇及二甲醚,研发(yánfā)微藻制备生物(shēngwù)柴油、能源互联网“泛能网”等技术。
2007年,王玉锁还一度(yídù)引进美国产线押注非晶硅(fēijīngguī)薄膜太阳能电池板,计划投资140亿元进军光伏。
除了在能源圈开疆拓土,新奥还陆续涉足数字化(shùzìhuà)、房地产、旅游文化和健康(jiànkāng)行业,业务版图眼花缭乱。热衷前沿技术(qiányánjìshù),也乐于投资具有潜力的领域。
王玉锁并非(bìngfēi)杞人忧天(qǐrényōutiān)。由于城燃特许经营权有限,新奥必须与华润燃气(01193.HK)、中国燃气(00384.HK)、港华燃气(01083.HK)等对手“抢食(qiǎngshí)”,2008年后,中石油下场,旗下“昆仑”系公司更是来势汹汹。新奥也被(bèi)国家队昆仑能源(00135.HK)和华润燃气长期压制于老三的位置(wèizhì)。
此外,随着售气规模扩大,毛利率较高的接驳业务,在新奥收入中的占比不断下降,摊薄了利润(lìrùn)。加上(jiāshàng)政府对配气价格、接驳费收取监管日趋严格,新奥的燃气(ránqì)业务很难维持高速增长。
2005-2015年,新奥能源的城燃项目数量(shùliàng)由59个增加(zēngjiā)(zēngjiā)至152个,覆盖接驳(jiēbó)人口数量从3238.7万提高至7153万。在这十年间,新奥能源的营收增加了近14倍,净利润仅增加5.7倍,毛利润率从37.27%下降至21.41%。

新奥能源的毛利率还在持续下滑
令人遗憾的是,除了(chúle)泛能网成长重要的获利板块以外,新奥砸入真金白银(jīnbáiyín)的产业,大多没能成气候:光伏项目搁浅;煤制气研发工作亦推进缓慢(huǎnmàn),至今也未有太多商业化项目落地。
2017年,新奥不再追风口,开始探索“无碳能源的颠覆性技术(jìshù)”,可控核聚变(héjùbiàn)、深层地热、高效储能、二维新材料等均悉数在列,最后锚定在了难度(nándù)系数极高的核聚变。
机缘巧合之下,可控核聚变进入王玉锁的视野(shìyě)。
2016年,一家海外机构通过(tōngguò)国内高校向王玉锁推荐了一份(yīfèn)核聚变方案,经内部论证后确定为是一份“行不通的忽悠(hūyōu)方案”。但王玉锁自此注意到了核聚变。
之后,在研发转型的(de)推动下,新奥开始系统评估聚变技术的可行性,并逐步形成了团队(tuánduì)和研发方向。
与此同时,聚变界也开始热闹(rènào)起来。
2016年,谷歌旗下DeepMind团队研发的围棋(wéiqí)机器人(jīqìrén)AlphaGo战胜(zhànshèng)世界围棋冠军李世石,深度学习、人工神经网络等人工智能(réngōngzhìnéng)(AI)技术被广泛应用,“等离子体控制”等聚变难题迎来潜在解法。
2017年,位于安徽合肥的中国全超导托卡马克核聚变(EAST) 在全球首次实现(shíxiàn)了上百秒的稳态高约束(yuēshù)运行模式。
2018年,衍生于麻省理工学院(MIT)的联邦聚变系统公司(gōngsī)(CFS)正式成立,开发(kāifā)高温(gāowēn)超导(HTS)磁体,为建造更紧凑、更便宜的核聚变装置提供了可能。
2018年(nián)4月的一场研讨会上,王玉锁见到了退休回国在中科院等离子体物理研究所挂职的彭元凯,决定邀请他成为(chéngwéi)新奥核聚变团队(tuánduì)的技术领头人。
新奥是当时国内唯一一家准备(zhǔnbèi)建造核聚变实验装置的民营企业。王玉锁要为这个(zhègè)“异想天开”的计划招贤纳士。
彭元凯(Y.K. Martin Peng)是聚变界著名的华裔科学家,在美国橡树岭(lǐng)国家实验室(ORNL)工作期间(qījiān)提出了球形(qiúxíng)托卡马克(ST,又称(yòuchēng)球形环(huán))约束概念,还担任过普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)国家球形环实验(NSTX)项目负责人。
2014年回国后,彭元凯先是在(zài)高校教书,后供职于研究所,但始终未能再参与(cānyù)有分量的聚变科研项目,与王玉锁可以说是一拍即合。
“与其等别人来(lái)颠覆新奥,不如由我们自己来颠覆自己,研发可持续、安全的(de)清洁能源(néngyuán)。”新奥能源研究院聚变技术首席(shǒuxí)科学家的彭元凯头发花白,在接受界面新闻等媒体采访时,回忆了当时加入新奥的契机。
为了支撑这项“颠覆性”技术(jìshù),新奥还招揽了原在中核西南物理研究院工作的袁保山、冯开明(kāimíng),德国于利希(yúlìxī)研究中心梁云峰,以及原美国TAE公司首席实验战略家郭后扬等人加入专家团队。

数据来源:各公司官网、聚变行业协会(FIA);制图:戴晶晶
过去几年,在高温超导、人工智能(AI)等技术突破的推动下,全球核聚变初创公司涌现(yǒngxiàn),行业(hángyè)融资规模水涨船高;业界不断传出实验装置取得(qǔde)关键进展(jìnzhǎn)的消息,甚至有企业将核聚变发电质变点的时间线提前至2030年。
“热潮”来临,新奥的(de)押注核聚变似乎是正确的选择。
但一直以来,新奥以民营企业入局,受到了诸多质疑,主要原因是(shì)——它选择的氢硼聚变(jùbiàn)路线太难了。
当前可控核聚变技术(jìshù)路线主要有三种:重力场约束(yuēshù)核聚变、激光惯性约束核聚变和磁约束核聚变。其中,利用(lìyòng)磁约束核聚变研究装置托卡马克,实现氘氚聚变反应,是当前国际主流的研发技术。
新奥(xīnào)采用氢硼作为聚变燃料,建造球形环装置。球形环是更接近球形的一种托卡马克(tuōkǎmǎkè),相较于传统托卡马克(形状接近轮胎)更紧凑。
有专家认为,新奥的氢硼聚变(jùbiàn)要比氘氚难上一万倍。
这主要是由于实现氘氚反应需要的聚变三重积较小,约是5乘以10的21次方,而氢(qīng)硼反应的三重积比氘氚高几个数量级(shùliàngjí),反应堆温度要达到10-20亿摄氏度才能(cáinéng)实现燃烧。
三重积或Q值,是(shì)衡量核聚变装置水平最关键的参数。
1957年,英国科学家J.劳森提出著名的劳森判据(Lawson criterion),即为了实现自持核聚变(jùbiàn),聚变装置的能量增益因子Q应当不低于(dīyú)1,由此可以推导出自持核聚变的三重积(jī)(等离子体的温度(wēndù)、密度和能量约束时间的乘积)需要达到的数值。
目前为止,全球连氘氚的聚变(jùbiàn)发电都未实现过,最好(zuìhǎo)的实验成绩还停留在上世纪。
日本的JT-60装置以氘-氘为(wèi)燃料,保持着目前全球最高的磁约束聚变三重积记录(jìlù),约是1.5乘以10的21次方,声称等效氘氚已(yǐ)实现Q>1。磁约束可控(kěkòng)核聚变装置中,实际投入氘氚燃料反应创造的最高Q值纪录为来自欧洲联合环(JET)的0.67。
JT-60后来被(bèi)升级成JT-60U,又于2009年被拆除,目前已重建(chóngjiàn)成JT-60SA投入运行。JET则在2023年全年(quánnián)开展了最后的氘-氚实验,启动了退役工作。
在中国(zhōngguó),商业公司的(de)装置参数水平距离国家队的EAST和“中国环流三号(sānhào)”(HL-3)还有较大差距。界面新闻获悉,目前“中国环流三号”的三重积为国内最高,达到了5乘以10的19次方。
新奥在过去八年鲜少对外公布(gōngbù)的聚变实验进展,今年4月16日,新奥宣布“玄龙-50U”实现了高温高密度(gāomìdù)百万(bǎiwàn)安培(兆安)等离子体电流,等离子体电流达到1兆安,温度达到4000万度。
作为对比,今年3月,同(tóng)为托卡马克路线的“中国(zhōngguó)环流三号”(HL-3)国内首次(shǒucì)实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度。
这给新(xīn)奥带来了巨大的鼓舞。
“很多(hěnduō)人(rén)都认为氢硼聚变难度大,等离子体性能低、参数低,离最后的(de)(聚变)目标很远。”新奥能源研究院院长刘敏胜对界面(jièmiàn)新闻表示,但在氢硼实现兆安级突破后,这条路线未来商业化的信心就充分了。
“我们(wǒmen)的(de)球形环氢硼等离子体在非常不同的运行模式之下,获得(huòdé)了这个领域里面从来没有想象到的一些好结果,这创造了一个新的领域。”
彭元凯说,新奥有决心在2035年运行球形环氢硼的(de)发电(fādiàn)工程示范,这个目标不变。
新奥的选择也并非毫无根据,他们的研发团队前期(qiánqī)经过了详细的调研和实验,评估了包括场反位形(FRC)在内的不同装置,最终在2022年确定(quèdìng)氢硼(péng)球形环路线。
这一技术有很大的优势(yōushì):“无(wú)中子,低成本,燃料丰富”,商业化前景更佳。
“新奥之前(zhīqián)有很多教训。投资一个新技术,要看未来有没有可能性,而不是(shì)难度。难度问题可以解决,但商业逻辑是改不了(gǎibùliǎo)的。”刘敏胜提及,之前新奥的微藻制备生物柴油技术已研发完成,但到2012-2013年左右就由于成本无法下降(xiàjiàng),项目被暂停。
新奥(xīnào)能源研究院聚变理论模拟首席科学家谢华生也对界面新闻指出,新奥一开始就瞄准商业(shāngyè)化(shāngyèhuà)目标,成本必须足够低,度电成本能达到0.07-0.08元,从这个角度来倒推商业计划。
氢硼聚变是通过氢原子核和(hé)硼原子核的聚变反应(jùbiànfǎnyìng),产生3个带正电的氦-4核,释放大量能量,不产生放射性的中子。
在原料获取上,除了常规的(de)氢,新奥使用硼11作为燃料,后者已能量(néngliàng)产。新奥称,氢硼燃料在未来聚变发电中成本占比连千分之一都(dōu)不到。
对于氘氚来说,氘的来源相对(xiāngduì)丰富,但地球上的氚非常稀少,目前主要制备方法主要依赖于锂-6同位素的核反应,价格十分昂贵,且为国家管制(guǎnzhì)材料(cáiliào)。
另外,氘氚反应产生高能中子,对材料的(de)破坏性大,其具有的辐射性会产生安全风险。同时,氘氚聚变输出能量的75%-80%以中子形式存在(zài)(cúnzài),在转换成电能时仍存在挑战。
“在75年的聚变研发中,没有人生产过哪怕一丁点电力(diànlì)(diànlì)(diànlì)。我说的不是净电力,而是任何电力。”据《财富》5月7日报道,等离子体物理学家Daniel Jassby就对此提出质疑,“从来没有人能够将中子轰击转化为(wèi)电力。”
国内一家聚变商业公司的负责人也(yě)向界面新闻称,氢硼确实是更高级的聚变反应,但他们选择先实现(shíxiàn)氘氚,再进阶到氢硼。
全球亦有其它商业公司选择了氢硼聚变路线,其中最有名的是1998年于(niányú)美国(měiguó)成立的TAE Technologies。
2023年3月,TAE与日本(rìběn)国立聚变科学研究所(NIFS)合作,已(yǐ)首次在磁约束聚变等离子体中实现了(le)氢硼聚变实验,测量出了反应产物氦核(α粒子),证明了无中子核聚变的可行性。
此外,彭元凯(péngyuánkǎi)在1984年(nián)提出的球形环设计,通过重新排列磁铁线圈降低长径比,能允许装置用更低的磁场达到(dádào)与传统托卡马克相同的三重积数。
“球形环的(de)特点是对于空间的需求(xūqiú)非常高,很难去布置氘氚(chuān)聚变所需的中子防护或氚增殖材料,反而我们做氢硼就不需要去考虑这些,” 新奥集团聚变副总工程师杨圆明告诉界面(jièmiàn)新闻,球形环与氢硼燃料适配度高,在尺寸规模上也更方便民营企业建造。
作为第一家入局核聚变的民营企业(mínyíngqǐyè),新奥的进度并不慢。
北京大学应用物理与技术研究中心特聘研究员康炜(kāngwěi)认为(rènwéi),新奥作为民营企业具有独特的研发机制优势,能让它在工程方面快速进展。
“2018年10月开始做(玄龙(xuánlóng)(xuánlóng)-50),什么都没有,2019年7月机器放电成功,随后进入实验阶段,到现在(玄龙-50U)有了最新成果。”彭元凯也感慨(gǎnkǎi)新奥的速度。
但新奥(xīnào)早已不是国内唯一试图争夺能源圣杯的公司,目前(mùqián)中国已成立多家商业核聚变(jùbiàn)公司,包括陕西星环聚能科技(kējì)有限公司(yǒuxiàngōngsī)、能量奇点能源科技(上海)有限公司、聚变新能(安徽)有限公司和(hé)瀚海聚能(成都)科技有限公司等。行业人才稀缺,新奥面临着各方的竞争。曾担任新奥集团副总裁、聚变研发CTO的郭后扬,于2022年加入能量奇点并担任首席技术官。
新奥选择核聚变既是一场冒险,又(yòu)是出于公司未来发展而谨慎筛选出的选择。“在没有抓到兔子(tùzi)的时候,所有猎狗都有希望。”康炜说,毕竟当前核聚变装置还未有成功的工程(gōngchéng)验证。

界面新闻记者|戴晶晶
界面新闻编辑(biānjí)|张慧 杨悦
十几年前,新奥集团(下称新奥)在位于河北廊坊的总部(zǒngbù),建了一栋内部称为“光伏楼(lóu)”的厂房,想生产薄膜电池。
今年4月,界面新闻来到这个高德地图标为“新奥光伏”的地方,见到却是“电磁(diàncí)诊断实验室(shíyànshì)”、“离子回旋实验室”和“中性束离子源标准实验室”等核物理(héwùlǐ)设施,还有一台布满管道的聚变实验装置“玄龙(xuánlóng)-50U”。
这家在业内有“燃气大王”之称的民企,正在布局一种远比光伏激进得(dé)多的未来(wèilái)——可控核聚变。

新奥在核聚变(jùbiàn)领域已耕耘八年,研发团队(tuánduì)300余人,包括海外高层次人才20余名(yúmíng)、博士硕士人才200余名,投入资金(zījīn)40亿元,可以说是非国家队背景中规模最大的核聚变商业公司。在运核聚变实验装置“玄龙(xuánlóng)-50U”,初步计划投资60亿建造下一代聚变装置“和龙-2”。
今年(jīnnián)3月,一向低调的新奥在国际SCI收录等离子体(děnglízǐtǐ)专业主流学术期刊《等离子体科学和技术》(Plasma Science and Technology,PST)上,发表13篇基于“和龙(lóng)-2”实验装置的物理设计论文,引起外界关注(guānzhù)。
一家城燃公司挑战“终极能源”让人意外(yìwài)。
核聚变是轻原子核结合成较重原子核并放出(fàngchū)巨大能量的过程。由于聚变原材料资源相对丰富,且(qiě)无污染排放,可控核聚变一直被(bèi)认为是人类解决能源问题的重要出路。
目前全球所有(suǒyǒu)的(de)核电站均通过核裂变产生能量,而聚变释放的能量约为裂变的四倍,燃煤的400万倍。
可控核聚变是一项“科幻级”技术,中国(zhōngguó)在这个领域起步晚(qǐbùwǎn),科研成果和人才都很稀缺。
今年4月,新奥宣布“玄龙-50U”突破百万安培(ānpéi)(兆安(zhàoān))等离子体电流,为全球首次实现兆安级氢硼等离子体放电。可控核聚变领域存在着一个著名(zhùmíng)的“50年悖论(bèilùn)”,即距离实现可控核聚变永远只有50年,而新奥的目标是,到2035年建成聚变商业示范(shìfàn)堆。
新奥选择的氢硼球形环聚变路线,比起主流的氘氚聚变实现难度(nándù)更高,实验和工程化经验更少,不少业内人士评价新奥过于理想主义(lǐxiǎngzhǔyì)。
有业内(yènèi)专家告诉界面新闻,氢硼是核聚变理想的终极燃料,新奥(xīnào)这是在替后人踩雷铺路。也有人笑称,新奥创始人兼董事局主席王玉锁有点像中国的马斯克,“但就连(lián)马斯克都不投核聚变”。
王玉锁目光投向核聚变前,已成为燃气行业风云人物多年(duōnián)。
1993年(nián),新奥将(jiāng)管道天然气引入廊坊开发区,成为全国第一家进军城市公用事业的民营企业。
随着中国1998年后推进公共事业改革、“西气东输”拉开帷幕,新奥走出廊坊,拿下几十个(jǐshígè)城市(chéngshì)的燃气特许(tèxǔ)经营权,企业规模不断扩张,最终稳坐中国天然气分销行业龙头。2001年,新奥燃气(02688.HK,后更名为新奥能源)成功(chénggōng)在香港上市。
新奥的燃气业务如日中天,王玉锁却很有危机感,他意识到除了(chúle)特许经营权,新奥并(bìng)没有(méiyǒu)什么核心资源和技术,况且特许经营权最长期限只有30年。
“随时可能受到资源制约,十年后新奥卖(àomài)什么?城市燃气销售难以形成品牌,20年后新奥是什么?特许经营权到期,30年之后新奥干什么?”王玉锁曾在一次公司(gōngsī)高层会议上(shàng)提出三个问题。
2004年起,他(tā)力排众议发展“煤制气”以摆脱上游气源的掣肘,并着手生产清洁甲醇及二甲醚,研发(yánfā)微藻制备生物(shēngwù)柴油、能源互联网“泛能网”等技术。
2007年,王玉锁还一度(yídù)引进美国产线押注非晶硅(fēijīngguī)薄膜太阳能电池板,计划投资140亿元进军光伏。
除了在能源圈开疆拓土,新奥还陆续涉足数字化(shùzìhuà)、房地产、旅游文化和健康(jiànkāng)行业,业务版图眼花缭乱。热衷前沿技术(qiányánjìshù),也乐于投资具有潜力的领域。
王玉锁并非(bìngfēi)杞人忧天(qǐrényōutiān)。由于城燃特许经营权有限,新奥必须与华润燃气(01193.HK)、中国燃气(00384.HK)、港华燃气(01083.HK)等对手“抢食(qiǎngshí)”,2008年后,中石油下场,旗下“昆仑”系公司更是来势汹汹。新奥也被(bèi)国家队昆仑能源(00135.HK)和华润燃气长期压制于老三的位置(wèizhì)。
此外,随着售气规模扩大,毛利率较高的接驳业务,在新奥收入中的占比不断下降,摊薄了利润(lìrùn)。加上(jiāshàng)政府对配气价格、接驳费收取监管日趋严格,新奥的燃气(ránqì)业务很难维持高速增长。
2005-2015年,新奥能源的城燃项目数量(shùliàng)由59个增加(zēngjiā)(zēngjiā)至152个,覆盖接驳(jiēbó)人口数量从3238.7万提高至7153万。在这十年间,新奥能源的营收增加了近14倍,净利润仅增加5.7倍,毛利润率从37.27%下降至21.41%。

令人遗憾的是,除了(chúle)泛能网成长重要的获利板块以外,新奥砸入真金白银(jīnbáiyín)的产业,大多没能成气候:光伏项目搁浅;煤制气研发工作亦推进缓慢(huǎnmàn),至今也未有太多商业化项目落地。
2017年,新奥不再追风口,开始探索“无碳能源的颠覆性技术(jìshù)”,可控核聚变(héjùbiàn)、深层地热、高效储能、二维新材料等均悉数在列,最后锚定在了难度(nándù)系数极高的核聚变。
机缘巧合之下,可控核聚变进入王玉锁的视野(shìyě)。
2016年,一家海外机构通过(tōngguò)国内高校向王玉锁推荐了一份(yīfèn)核聚变方案,经内部论证后确定为是一份“行不通的忽悠(hūyōu)方案”。但王玉锁自此注意到了核聚变。
之后,在研发转型的(de)推动下,新奥开始系统评估聚变技术的可行性,并逐步形成了团队(tuánduì)和研发方向。
与此同时,聚变界也开始热闹(rènào)起来。
2016年,谷歌旗下DeepMind团队研发的围棋(wéiqí)机器人(jīqìrén)AlphaGo战胜(zhànshèng)世界围棋冠军李世石,深度学习、人工神经网络等人工智能(réngōngzhìnéng)(AI)技术被广泛应用,“等离子体控制”等聚变难题迎来潜在解法。
2017年,位于安徽合肥的中国全超导托卡马克核聚变(EAST) 在全球首次实现(shíxiàn)了上百秒的稳态高约束(yuēshù)运行模式。
2018年,衍生于麻省理工学院(MIT)的联邦聚变系统公司(gōngsī)(CFS)正式成立,开发(kāifā)高温(gāowēn)超导(HTS)磁体,为建造更紧凑、更便宜的核聚变装置提供了可能。
2018年(nián)4月的一场研讨会上,王玉锁见到了退休回国在中科院等离子体物理研究所挂职的彭元凯,决定邀请他成为(chéngwéi)新奥核聚变团队(tuánduì)的技术领头人。
新奥是当时国内唯一一家准备(zhǔnbèi)建造核聚变实验装置的民营企业。王玉锁要为这个(zhègè)“异想天开”的计划招贤纳士。
彭元凯(Y.K. Martin Peng)是聚变界著名的华裔科学家,在美国橡树岭(lǐng)国家实验室(ORNL)工作期间(qījiān)提出了球形(qiúxíng)托卡马克(ST,又称(yòuchēng)球形环(huán))约束概念,还担任过普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)国家球形环实验(NSTX)项目负责人。
2014年回国后,彭元凯先是在(zài)高校教书,后供职于研究所,但始终未能再参与(cānyù)有分量的聚变科研项目,与王玉锁可以说是一拍即合。
“与其等别人来(lái)颠覆新奥,不如由我们自己来颠覆自己,研发可持续、安全的(de)清洁能源(néngyuán)。”新奥能源研究院聚变技术首席(shǒuxí)科学家的彭元凯头发花白,在接受界面新闻等媒体采访时,回忆了当时加入新奥的契机。
为了支撑这项“颠覆性”技术(jìshù),新奥还招揽了原在中核西南物理研究院工作的袁保山、冯开明(kāimíng),德国于利希(yúlìxī)研究中心梁云峰,以及原美国TAE公司首席实验战略家郭后扬等人加入专家团队。

过去几年,在高温超导、人工智能(AI)等技术突破的推动下,全球核聚变初创公司涌现(yǒngxiàn),行业(hángyè)融资规模水涨船高;业界不断传出实验装置取得(qǔde)关键进展(jìnzhǎn)的消息,甚至有企业将核聚变发电质变点的时间线提前至2030年。
“热潮”来临,新奥的(de)押注核聚变似乎是正确的选择。
但一直以来,新奥以民营企业入局,受到了诸多质疑,主要原因是(shì)——它选择的氢硼聚变(jùbiàn)路线太难了。
当前可控核聚变技术(jìshù)路线主要有三种:重力场约束(yuēshù)核聚变、激光惯性约束核聚变和磁约束核聚变。其中,利用(lìyòng)磁约束核聚变研究装置托卡马克,实现氘氚聚变反应,是当前国际主流的研发技术。
新奥(xīnào)采用氢硼作为聚变燃料,建造球形环装置。球形环是更接近球形的一种托卡马克(tuōkǎmǎkè),相较于传统托卡马克(形状接近轮胎)更紧凑。
有专家认为,新奥的氢硼聚变(jùbiàn)要比氘氚难上一万倍。
这主要是由于实现氘氚反应需要的聚变三重积较小,约是5乘以10的21次方,而氢(qīng)硼反应的三重积比氘氚高几个数量级(shùliàngjí),反应堆温度要达到10-20亿摄氏度才能(cáinéng)实现燃烧。
三重积或Q值,是(shì)衡量核聚变装置水平最关键的参数。
1957年,英国科学家J.劳森提出著名的劳森判据(Lawson criterion),即为了实现自持核聚变(jùbiàn),聚变装置的能量增益因子Q应当不低于(dīyú)1,由此可以推导出自持核聚变的三重积(jī)(等离子体的温度(wēndù)、密度和能量约束时间的乘积)需要达到的数值。
目前为止,全球连氘氚的聚变(jùbiàn)发电都未实现过,最好(zuìhǎo)的实验成绩还停留在上世纪。
日本的JT-60装置以氘-氘为(wèi)燃料,保持着目前全球最高的磁约束聚变三重积记录(jìlù),约是1.5乘以10的21次方,声称等效氘氚已(yǐ)实现Q>1。磁约束可控(kěkòng)核聚变装置中,实际投入氘氚燃料反应创造的最高Q值纪录为来自欧洲联合环(JET)的0.67。
JT-60后来被(bèi)升级成JT-60U,又于2009年被拆除,目前已重建(chóngjiàn)成JT-60SA投入运行。JET则在2023年全年(quánnián)开展了最后的氘-氚实验,启动了退役工作。在中国(zhōngguó),商业公司的(de)装置参数水平距离国家队的EAST和“中国环流三号(sānhào)”(HL-3)还有较大差距。界面新闻获悉,目前“中国环流三号”的三重积为国内最高,达到了5乘以10的19次方。
新奥在过去八年鲜少对外公布(gōngbù)的聚变实验进展,今年4月16日,新奥宣布“玄龙-50U”实现了高温高密度(gāomìdù)百万(bǎiwàn)安培(兆安)等离子体电流,等离子体电流达到1兆安,温度达到4000万度。 作为对比,今年3月,同(tóng)为托卡马克路线的“中国(zhōngguó)环流三号”(HL-3)国内首次(shǒucì)实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度。这给新(xīn)奥带来了巨大的鼓舞。
“很多(hěnduō)人(rén)都认为氢硼聚变难度大,等离子体性能低、参数低,离最后的(de)(聚变)目标很远。”新奥能源研究院院长刘敏胜对界面(jièmiàn)新闻表示,但在氢硼实现兆安级突破后,这条路线未来商业化的信心就充分了。
“我们(wǒmen)的(de)球形环氢硼等离子体在非常不同的运行模式之下,获得(huòdé)了这个领域里面从来没有想象到的一些好结果,这创造了一个新的领域。”
彭元凯说,新奥有决心在2035年运行球形环氢硼的(de)发电(fādiàn)工程示范,这个目标不变。
新奥的选择也并非毫无根据,他们的研发团队前期(qiánqī)经过了详细的调研和实验,评估了包括场反位形(FRC)在内的不同装置,最终在2022年确定(quèdìng)氢硼(péng)球形环路线。
这一技术有很大的优势(yōushì):“无(wú)中子,低成本,燃料丰富”,商业化前景更佳。
“新奥之前(zhīqián)有很多教训。投资一个新技术,要看未来有没有可能性,而不是(shì)难度。难度问题可以解决,但商业逻辑是改不了(gǎibùliǎo)的。”刘敏胜提及,之前新奥的微藻制备生物柴油技术已研发完成,但到2012-2013年左右就由于成本无法下降(xiàjiàng),项目被暂停。
新奥(xīnào)能源研究院聚变理论模拟首席科学家谢华生也对界面新闻指出,新奥一开始就瞄准商业(shāngyè)化(shāngyèhuà)目标,成本必须足够低,度电成本能达到0.07-0.08元,从这个角度来倒推商业计划。
氢硼聚变是通过氢原子核和(hé)硼原子核的聚变反应(jùbiànfǎnyìng),产生3个带正电的氦-4核,释放大量能量,不产生放射性的中子。
在原料获取上,除了常规的(de)氢,新奥使用硼11作为燃料,后者已能量(néngliàng)产。新奥称,氢硼燃料在未来聚变发电中成本占比连千分之一都(dōu)不到。
对于氘氚来说,氘的来源相对(xiāngduì)丰富,但地球上的氚非常稀少,目前主要制备方法主要依赖于锂-6同位素的核反应,价格十分昂贵,且为国家管制(guǎnzhì)材料(cáiliào)。
另外,氘氚反应产生高能中子,对材料的(de)破坏性大,其具有的辐射性会产生安全风险。同时,氘氚聚变输出能量的75%-80%以中子形式存在(zài)(cúnzài),在转换成电能时仍存在挑战。
“在75年的聚变研发中,没有人生产过哪怕一丁点电力(diànlì)(diànlì)(diànlì)。我说的不是净电力,而是任何电力。”据《财富》5月7日报道,等离子体物理学家Daniel Jassby就对此提出质疑,“从来没有人能够将中子轰击转化为(wèi)电力。”
国内一家聚变商业公司的负责人也(yě)向界面新闻称,氢硼确实是更高级的聚变反应,但他们选择先实现(shíxiàn)氘氚,再进阶到氢硼。
全球亦有其它商业公司选择了氢硼聚变路线,其中最有名的是1998年于(niányú)美国(měiguó)成立的TAE Technologies。
2023年3月,TAE与日本(rìběn)国立聚变科学研究所(NIFS)合作,已(yǐ)首次在磁约束聚变等离子体中实现了(le)氢硼聚变实验,测量出了反应产物氦核(α粒子),证明了无中子核聚变的可行性。
此外,彭元凯(péngyuánkǎi)在1984年(nián)提出的球形环设计,通过重新排列磁铁线圈降低长径比,能允许装置用更低的磁场达到(dádào)与传统托卡马克相同的三重积数。
“球形环的(de)特点是对于空间的需求(xūqiú)非常高,很难去布置氘氚(chuān)聚变所需的中子防护或氚增殖材料,反而我们做氢硼就不需要去考虑这些,” 新奥集团聚变副总工程师杨圆明告诉界面(jièmiàn)新闻,球形环与氢硼燃料适配度高,在尺寸规模上也更方便民营企业建造。
作为第一家入局核聚变的民营企业(mínyíngqǐyè),新奥的进度并不慢。
北京大学应用物理与技术研究中心特聘研究员康炜(kāngwěi)认为(rènwéi),新奥作为民营企业具有独特的研发机制优势,能让它在工程方面快速进展。
“2018年10月开始做(玄龙(xuánlóng)(xuánlóng)-50),什么都没有,2019年7月机器放电成功,随后进入实验阶段,到现在(玄龙-50U)有了最新成果。”彭元凯也感慨(gǎnkǎi)新奥的速度。
但新奥(xīnào)早已不是国内唯一试图争夺能源圣杯的公司,目前(mùqián)中国已成立多家商业核聚变(jùbiàn)公司,包括陕西星环聚能科技(kējì)有限公司(yǒuxiàngōngsī)、能量奇点能源科技(上海)有限公司、聚变新能(安徽)有限公司和(hé)瀚海聚能(成都)科技有限公司等。行业人才稀缺,新奥面临着各方的竞争。曾担任新奥集团副总裁、聚变研发CTO的郭后扬,于2022年加入能量奇点并担任首席技术官。
新奥选择核聚变既是一场冒险,又(yòu)是出于公司未来发展而谨慎筛选出的选择。“在没有抓到兔子(tùzi)的时候,所有猎狗都有希望。”康炜说,毕竟当前核聚变装置还未有成功的工程(gōngchéng)验证。

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