强磁场驱动聚变产业破局
在“十五五”规划建议前瞻布局聚变能的背景下，强磁场技术正成为推动聚变能从实验室走向商业化的重要支撑。当前，成都正在以聚变技术为纽带，汇聚全球创新资源，加速推进“人造太阳”商业化进程。“更强的约束力能让上亿度高温等离子体得到有效管控，这是高效聚变反应的基础;磁场强度提升可有效缩减托卡马克装置体积;同时能实现装置长脉冲甚至连续稳态运行，为未来电站持续供电提供保障。”冯勇进开门见山地对记者表示，高温超导磁体作为强磁场技术的核心载体，相比传统低温超导或铜线圈，具备更多核心优势，为聚变产业化破局提供关键路径。作为成都核聚变产业走廊核心力量，西物院以技术策源、产业牵引、开放合作三重角色筑牢发展根基，强磁场技术贯穿其中。技术层面，西物院自主研发的中国环流三号是目前国内规模最大、参数最高的磁约束核聚变装置，实现国内首次“双亿度”及“百万安培亿度高约束模式运行”，聚变三乘积达到10的20次方量级，跻身国际前沿。同时，在等离子体智能控制、聚变堆材料、聚变能量导出、等离子体技术应用等关键技术领域持续突破，构建起核心技术底座。在产业集群带动层面，西物院既当好产业链上游的“发动机”，围绕装置建设需求推动关键部件国产化，其研制的国际热核聚变实验堆(ITER)钨第一壁原型手指对部件达到国际先进水平并斩获批量制造合同，牵头中方联合体中标ITER边缘局域模电源系统项目;又做好聚变中间技术的持续外溢，研制的等离子体高温熔融系统“龙焰一号”纳入华龙后续机型研发工艺清单;还做好国际合作的“枢纽站”，推动中国环流三号成为ITER卫星装置，依托国际原子能机构(IAEA)全球首个“聚变能研究与培训协作中心”提升我国在全球聚变领域的话语权。西物院还在国际标准制定方面取得突破，基于第一壁的研制，主导编制了国际聚变领域首个ISO标准，填补了ISO在核聚变领域的标准空白，为走廊注入开放发展动能。
AI赋能与超导转化双线突破
“核聚变等离子体具有极高的温度与能量，处于非常活跃、不稳定的状态，在装置运行过程中，我们需要对外部的磁场进行毫秒级的动态调整，来长时间维持对等离子体的约束。”冯勇进对记者表示，在传统的控制逻辑下，这一过程需要“操纵员”设定精密的控制逻辑，配置大量的控制参数来完成。而AI帮助西物院在这一任务上实现了类似“自动驾驶”的效果。“我们首先使用深度学习模型对大量历史实验数据进行学习，掌握等离子体的演变规律，构建出聚变装置的‘数字孪生体’，然后设计了一个强化学习的智能体，也就是AI操纵员。”冯勇进告诉记者，近期这一“AI操纵员”被部署于中国环流三号，实现了接近3倍能量约束时间的“自动驾驶”效果。不过，冯勇进坦言，“AI操纵员”目前仅能在固定环境和目标下发挥作用，对复杂多变的实验工况处理能力不足，未来西物院也会尝试引进生成式模型等前沿技术进行持续攻关。强磁场环境下的技术突破，是聚变能发展的核心命题。冯勇进告诉记者，西物院在等离子体控制领域已实现多项阶段性成果，中国环流三号在2024至2025年实验周期内，等离子体电流稳定达1.5兆安可重复运行，离子温度突破1.2亿度，电子温度突破1.6亿度，聚变三乘积刷新国内同类装置纪录，稳步迈入燃烧实验先导区域。当前，依托西物院六十年研发经验的基础组建的中国聚变能源有限公司全力推进可控核聚变的工程化和商业化，目前正加快推动中国环流四号高温超导实验装置建设，逐步构建起高温超导磁体从实验室到工程化的完整转化路径。不过，冯勇进告诉记者，目前高温超导磁体产业化仍面临两大核心瓶颈：“大型装置超导强场线圈的机械结构增强及失超保护技术，直接关系装置安全稳定运行，这是我们后续重点攻关的方向。”
全链协同迈向2045商用目标
聚变能的商业化落地，离不开产学研生态的协同发力。冯勇进表示，西物院正以可控核聚变创新联合体为纽带，联合国家电网、南方电网、东方电气、西南交通大学等各方力量，在高强度结构钢、高温超导带材、失超监测等关键技术领域开展协同攻关，形成“研发-验证-转化”的闭环体系。谈及未来10-20年规划，冯勇进明确，中国聚变坚定不移走高温超导路线，核心目标是实现20特斯拉以上大型磁体工程应用，健全研发与供应链条，实现全链条可控以降低成本。按照“实验堆-示范堆-商业堆”三步走的核能发展一般规律，预计在2045年建成我国首个商用示范堆。按照规划，西物院期待在2027年开启聚变能燃烧实验，2030年左右具备工程实验堆研发设计能力，2035年左右建成首个工程实验堆，逐步实现聚变能商业化落地。他同时建议，国家层面需进一步发挥新型举国体制优势，优化研究项目布局，加快技术从机理研究向工程应用转变，同时加强高校相关专业配置，补齐高水平核聚变技术人才短板。
