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界面新闻记者(xīnwénjìzhě)｜戴晶晶

界面新闻编辑｜张慧 杨悦

十几年前，新奥集团(jítuán)(下称新奥)在位于河北廊坊的总部，建了(jiànle)一栋内部称为“光伏楼”的厂房，想生产薄膜电池。

今年4月，界面新闻(xīnwén)来到这个高德地图标为“新奥(xīnào)光伏”的地方，见到却是“电磁诊断实验室(shíyànshì)”、“离子回旋实验室”和“中性束离子源标准实验室”等核物理设施，还有一台布满(bùmǎn)管道的聚变实验装置“玄龙-50U”。

这家在业内有“燃气大王”之称的(de)民企，正在布局一种远比光伏激进得多(duō)的未来——可控核聚变。

新奥在核聚变(héjùbiàn)领域已耕耘八年，研发团队(tuánduì)300余人，包括海外(hǎiwài)高层次人才20余名、博士硕士人才200余名，投入(tóurù)资金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-50U”，初步计划投资60亿建造下一代(xiàyídài)聚变装置“和龙-2”。

今年3月，一向(yíxiàng)低调的新奥在国际(guójì)SCI收录等离子体专业(zhuānyè)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-2”实验装置的物理设计论文，引起外界(wàijiè)关注。

一家(yījiā)城燃公司挑战“终极能源”让人意外。

核聚变是(shì)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，且无污染排放，可控核聚变一直被认为是人类解决能源问题(wèntí)的重要出路。

目前全球所有(suǒyǒu)的核电站均通过核裂变产生能量，而聚变释放(shìfàng)的能量约为裂变的四倍，燃煤的400万倍。

可控核聚变是(shì)一项“科幻级”技术，中国在这个领域起步晚，科研成果(kēyánchéngguǒ)和人才都很稀缺。

今年4月，新奥宣布“玄龙-50U”突破百万安培(兆安)等离子体(děnglízǐtǐ)电流，为全球首次实现兆安级氢硼(péng)等离子体放电。

可控(kěkòng)(kěkòng)核聚变领域存在着一个著名的“50年(nián)悖论”，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更(gèng)高，实验和工程化经验更少，不少业内人士(yènèirénshì)评价新奥过于理想主义。

有业内专家告诉界面新闻，氢硼是(shì)核聚变理想的终极燃料，新奥这是在替后人踩雷(léi)铺路。也有人笑称，新奥创始人兼董事局主席王玉锁有点像(yǒudiǎnxiàng)中国的马斯克，“但就连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(fēngyúnrénwù)多年。

1993年，新奥将管道天然气引入廊坊开发区，成为全国第一家进军(jìnjūn)城市公用事业的民营企业(mínyíngqǐyè)。

随着中国1998年后(hòu)推进公共事业改革、“西气东输”拉开帷幕，新奥(ào)走出廊坊，拿下几十个城市的燃气特许经营权，企业规模(guīmó)不断扩张，最终稳坐中国天然气分销行业龙头(hángyèlóngtóu)。2001年，新奥燃气(02688.HK，后更名为新奥能源)成功在香港上市。

新奥的燃气业务如日中天，王玉锁却很有危机感(wēijīgǎn)，他意识到除了特许经营权，新奥并没有什么核心资源和(hé)技术，况且特许经营权最长(zuìzhǎng)期限只有30年。

“随时可能受到资源制约(zhìyuē)，十年(nián)后新奥卖什么？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高层(gāocéng)会议上提出三个问题。

2004年起，他力排众议发展“煤制气”以摆脱上游(shàngyóu)气源的掣肘，并着手生产清洁甲醇及二甲醚，研发微藻制备生物(shēngwù)柴油、能源互联网“泛能(fànnéng)网”等技术。

2007年，王玉锁还一度(yídù)引进美国产线押注非晶硅薄膜(báomó)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(xīnào)还陆续涉足数字化、房地产、旅游文化(wénhuà)和健康行业，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。由于城燃特许经营权有限，新奥必须与华润燃气(ránqì)(01193.HK)、中国燃气(00384.HK)、港华燃气(01083.HK)等对手“抢食”，2008年后，中石油下场，旗下“昆仑(kūnlún)(kūnlún)”系公司(gōngsī)更是来势汹汹。新奥也被国家队昆仑能源(00135.HK)和华润燃气长期压制于老三的位置。

此外，随着售气规模扩大，毛利率较高的接驳业务，在(zài)新奥收入中的占比不断下降，摊薄了利润。加上政府对配气价格、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(gāosù)增长。

2005-2015年，新奥能源的城燃项目数量由59个(gè)增加至(zhì)152个，覆盖接驳人口数量从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(jǐn)增加5.7倍，毛利润率从37.27%下降(xiàjiàng)至21.41%。

令人遗憾的是，除了泛能网(wǎng)成长重要的获利板块以外，新奥砸(zá)入真金白银的产业，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，至今也未有太(tài)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、深层(shēncéng)地热、高效储能、二维新材料等均悉数在列，最后锚定(máodìng)在了难度系数极高的核聚变。

机缘巧合之下，可控核聚变进入王玉锁的(de)视野。

2016年，一家海外机构通过国内(guónèi)高校(gāoxiào)向(xiàng)王玉锁推荐了一份核聚变方案，经内部论证后确定为是一份“行不通的忽悠方案”。但王玉锁自此注意到了核聚变。

之后，在研发转型(zhuǎnxíng)的(de)推动下，新奥开始系统评估聚变技术的可行性，并逐步形成了团队和研发方向。

与此同时，聚变界也开始热闹起来(qǐlái)。

2016年，谷歌旗下DeepMind团队研发(yánfā)的围棋机器人AlphaGo战胜世界围棋冠军李世石，深度(shēndù)学习、人工神经网络(réngōngshénjīngwǎngluò)等人工智能(AI)技术(jìshù)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(zhōngguó)全超导托卡马克核聚变(EAST) 在全球首次实现了上百秒(miǎo)的稳态高约束运行模式。

2018年，衍生于麻省理工学院(MIT)的联邦聚变系统公司(CFS)正式成立，开发高温超导(HTS)磁体，为建造(jiànzào)更(gèng)(gèng)紧凑、更便宜的核聚变装置提供了可能。

2018年4月的(de)(de)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，决定邀请他成为新奥核聚变团队的技术领头人(lǐngtóurén)。

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“异想天开”的计划(jìhuà)招贤纳士。

彭元凯(Y.K. Martin Peng)是聚变界著名的华裔科学家(kēxuéjiā)，在美国橡树岭国家实验室(ORNL)工作期间提出了(le)球形托卡马克(ST，又称球形环)约束概念(gàiniàn)，还担任过(guò)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)国家球形环实验(NSTX)项目(xiàngmù)负责人。

2014年回国(huíguó)后(hòu)，彭元凯先是在高校教书，后供职于研究所，但始终未能再参与有分量的聚变科研项目，与王玉锁可以说是一拍即合。

“与其等别人来颠覆新奥(xīnào)，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。”新奥能源研究院聚变技术(jìshù)首席科学家的彭元凯头发花白，在接受(jiēshòu)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，新奥还招揽了原在中核西南物理研究(yánjiū)院工作的袁保山、冯开明，德国于利希研究中心(zhōngxīn)梁云峰，以及原美国TAE公司首席实验战略家郭后(guōhòu)扬等人加入专家团队。

过去几年(jǐnián)，在(zài)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，行业融资规模水涨船高；业界不断传出实验(shíyàn)装置取得关键进展的消息，甚至有企业将核聚变发电(fādiàn)质变点的时间线提前至2030年。

“热潮”来临，新奥的押注核聚变似乎(sìhū)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(zhūduō)质疑，主要原因是——它选择的氢硼聚变路线太难(tàinán)了。

当前可控核聚变技术路线主要(zhǔyào)有(yǒu)三种(sānzhǒng)：重力场约束核聚变、激光惯性约束核聚变和磁约束核聚变。其中，利用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。

新奥采用氢硼作为聚变燃料(ránliào)，建造球形环装置。球形环是更接近球形的一种托卡马克，相较于传统(chuántǒng)托卡马克(形状接近轮胎)更紧凑。

有专家认为，新奥的氢硼聚变要比氘氚难上(shàng)一万倍。

这主要是由于实现氘(dāo)氚反应需要的聚变三重(sānchóng)积较小，约是5乘以10的21次方，而氢硼反应的三重积比(jībǐ)氘氚高几个数量级，反应堆温度要达到10-20亿摄氏度才能实现燃烧。

三重积(jī)或Q值，是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(tíchū)著名的劳森判据(Lawson criterion)，即为了(wèile)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1，由此可以推导出自持核聚变的三重积(等离子体的温度、密度和能量约束时间的乘积)需要(xūyào)达到的数值。

目前为止，全球(quánqiú)连氘氚的聚变发电都未实现过，最好的实验成绩还停留在上(shàng)世纪。

日本的JT-60装置以氘-氘为燃料(ránliào)，保持着目前全球最高的磁约束聚变(jùbiàn)三重积记录，约是1.5乘以10的21次方，声称等效氘氚已实现Q＞1。磁约束可控核聚变装置中，实际投入氘氚燃料反应创造(chuàngzào)的最高Q值纪录为来自欧洲(ōuzhōu)联合环(JET)的0.67。

JT-60后来被升级成(shēngjíchéng)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年全年开展了最后(zuìhòu)的氘-氚实验，启动了退役工作。

在中国，商业公司的装置参数水平距离国家队的EAST和(hé)“中国环流(huánliú)三号”(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(jī)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”实现了高温高密度百万安培(兆安)等离子体(děnglízǐtǐ)电流，等离子体电流达到(dádào)1兆安，温度达到4000万度。 作为(wèi)对比，今年3月，同(tóng)为托卡马克路线(lùxiàn)的“中国环流三号”(HL-3)国内首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度。

这给新奥带来了巨大的(de)鼓舞。

“很多(hěnduō)人都认为氢硼(péng)聚变难度大，等离子体性能(xìngnéng)低、参数低，离最后的(聚变)目标很远。”新奥能源研究院院长刘敏胜对界面新闻表示，但在氢硼实现兆安级突破后，这(zhè)条路线未来商业化的信心就充分了。

“我们的球形环氢硼等离子体在非常不同的运行模式之下(zhīxià)，获得了这个领域(lǐngyù)里面从来没有想象到(dào)的一些好结果，这创造了一个新的领域。”

彭元凯说(shuō)，新奥有决心在2035年运行球形环氢硼的发电工程示范，这个目标(mùbiāo)不变。

新奥的选择也并非毫无根据，他们的研发团队(tuánduì)前期(qiánqī)经过了(le)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年确定氢硼球形环路线。

这一技术有很大的优势：“无(wú)中子(zhōngzi)，低成本，燃料丰富”，商业化前景更佳。

“新奥之前有很多教训。投资一个新技术，要(yào)看未来有没有可能性，而不是难度(nándù)。难度问题可以(kěyǐ)解决，但商业逻辑是改不了的。”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(jiù)由于成本无法下降，项目被暂停。

新奥能源研究院聚变理论模拟首席科学家谢华生也对界面(jièmiàn)新闻指出，新奥一开始就瞄准商业化目标，成本必须(bìxū)足够低，度电成本能达到0.07-0.08元，从这个角度(jiǎodù)来倒推商业计划。

氢硼聚变是通过氢原子核(yuánzǐhé)和硼原子核的(de)聚变反应，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(zài)原料获取上，除了常规的氢，新奥使用硼11作为燃料(ránliào)，后者已能量产。新奥称，氢硼燃料在未来聚变发电中成本(chéngběn)占比连千分之一都不到。

对于氘氚来说(láishuō)，氘的来源相对丰富，但地球上的氚非常稀少，目前主要(zhǔyào)制备方法主要依赖于锂-6同位素的核反应，价格十分(shífēn)昂贵，且为国家管制材料。

另外(lìngwài)，氘氚反应产生(chǎnshēng)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，在转换成电能时仍存在挑战。

“在75年的聚变(jùbiàn)研发中，没有人生产过哪怕一丁点电力(diànlì)。我说的不是净电力，而是任何电力。”据《财富》5月7日(rì)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(nénggòu)将中子轰击转化为电力。”

国内一家聚变商业公司(gōngsī)的负责人也向界面新闻称，氢(qīng)硼确实是更高级的聚变反应，但他们选择先实现氘氚，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(zuì)有名的是1998年于美国成立(chénglì)的TAE Technologies。

2023年3月，TAE与日本国立聚变科学研究所(NIFS)合作，已首次(shǒucì)在磁约束聚变等离子体中实现了氢硼聚变实验，测量出了反应产物氦核(hé)(α粒子)，证明了无(wú)中子核聚变的可行性。

此外，彭元凯在1984年提出的球形环设计，通过重新排列磁铁(cítiě)线圈降低长径比(bǐ)，能允许装置用更低的磁场达到与传统托卡马克相同的三重(sānchóng)积数。

“球形环的特点是对于空间(kōngjiān)的需求非常高，很难去(qù)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新闻，球形环与氢硼燃料(ránliào)适配度高，在尺寸规模上也更方便民营企业建造。

作为(zuòwéi)第一家入局核聚变的民营企业，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认为，新奥作为民营企业(mínyíngqǐyè)具有独特的研发机制(jīzhì)优势，能让它在工程方面快速进展。

“2018年10月开始做(玄龙-50)，什么都(dōu)没有，2019年7月机器放电成功，随后进入实验(shíyàn)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(xīn)奥(xīnào)早已不是国内唯一试图争夺能源圣杯的公司，目前中国已成立多家商业核聚变(héjùbiàn)公司，包括陕西星环聚能科技(kējì)有限公司、能量奇点(qídiǎn)能源科技(上海)有限公司、聚变新能(安徽)有限公司和瀚海聚能(成都)科技有限公司等。行业人才(réncái)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(yīchǎng)冒险，又是出于公司未来发展而谨慎筛选出的选择。“在没有抓到(dào)兔子的时候(shíhòu)，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验证。