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从“手搓装置”到全球领先，一家民营企业的可控核聚变逆袭之路。
文|《中国企业家》记者 马吉英
见习记者 苗诗雨
编辑|马吉英 见习编辑|张昊
图片来源|受访者
本音频由AI生成
7月中旬，100多位来自全球的科学家，在河北廊坊东北郊的一家酒店，研讨如何“造太阳”。
会议的主办方是新奥集团（以下简称“新奥”），更早时它身上最大的标签还是“国内头部天然气公司”。但它旗下此前一直很神秘的可控核聚变业务上半年接连公布大消息，把这家传统能源公司一下子推到了主舞台。
4月，新奥的新一代可控核聚变装置——“玄龙-50U”首次实现了兆安级放电；5月，这台在全球都领先的装置，所有工程设计指标全部实现；而下一代装置“和龙-2”也已完成物理设计，预计将于2027年建成，有媒体称投资将达到约60亿元。
“玄龙-50U”实现兆安级放电
因为太阳的原理就是聚变反应，所以外界常常把可控核聚变称作“人造太阳”。而就在2023年，国务院国资委明确将它视为未来能源唯一方向。根据Ignition Research估算，若可控核聚变完全商业化，到2050年将成为一个至少1万亿美元的市场。
形势完全不同了，在这个过去几十年里欧美公司领跑的赛道，太多从业者惊诧于一家主业为天然气销售的中国民营公司在这件事上能砸出40多亿元。
如今整体负责该项目的新奥能源研究院（以下简称“研究院”）院长刘敏胜自己都很难想象，他丝毫不介意用“外行”来形容2017年可控核聚变立项时，跟着他干的那十几个伙伴。
实际上，大家也是被“逼”到了这个境地。在研究院成立的前10年，主要方向是实现天然气等传统能源的“低碳化”。刘敏胜很坦诚，过程经历太多曲折，他们意识到再领先的实验室技术创新，如果不具备市场落地性，路就不通。
这段经历也把他磨得从科学家思维变成商业化导向。就在决定进入可控核聚变这个满是科学家的领域时，在很长一段时间里，他对团队下的唯一指令就是“手搓”装置，用工程的角度去解构一个高精尖的物理问题。结果反而越“搓”越快，行业常规3到5年的装置建设期，他们后来甚至按月定目标。
可控核聚变一些技术路径发展了几十年，依然在一些核心逻辑上没有解释清楚，那是不是本身就有问题？当团队在2022年坚决选择聚焦氢硼聚变路线时，说服新奥创始人王玉锁的核心依据就是商业化——氢硼聚变虽难度系数高，反应堆要达到10亿~20亿摄氏度才能实现燃烧，但因原材料无限，在财务模型上完全算得过来账。
“玄龙-50U”的新进展，已经让他们有机会讨论商业化这件事了。在此之前，核聚变被行业戏称深陷“永远的50年魔咒”——在历史上任何一个时刻，提起可控核聚变实现的时间，永远都是未来50年。
“我们现在这一代装置可以做到4000万度，大家担心很正常，但下一代装置的参数设计会更大幅度提升——如果做到了10亿度呢？”刘敏胜透露本来下一代装置“和龙-2”的设计是3亿度，现在大概率要调高了。
他也信“天时、地利、人和”，做科研这么久了，在状态好的时候，一定要乘胜追击。
就比如4月那次实验，工程设计本来是500千安，按照新奥聚变实验首席科学家石跃江博士的回忆，当天的实验主题原本不是大电流，但那天等离子壁的状态非常好，团队临时改变了实验目标。
从300千安，一点点提到了800千安，整个监控室紧张得不行，大家都在讨论会不会把装置给烧了。石跃江和新奥首席科学家彭元凯一起跟刘敏胜商量，“他胆子大，说没问题，出了问题他负责，往一兆安上推。”实验成功了，彭元凯回想起来说，这个决策绝对正确，当长途跋涉抵达了“那一天”时，就看你敢不敢做。
这个明确的拐点，极大地加速了整个进程。刘敏胜在公开场合，已不怕讨论以“2035年”来倒计时。在此之前，新奥还要迭代两代装置，在“和龙-2”之后的那代装置上，要彻底实现商业化示范堆。
而就在7月那场会议结束不到一周，中国聚变能源有限公司挂牌成立，注册资本高达150亿元，股东包括中核集团、中国石油昆仑资本、上海未来聚变、中国核电、浙能电力、国家绿色发展基金等。
虽然对面站的是“国家队”，刘敏胜也没有丝毫困扰。“我们根本不担心投资资金的问题，如果一种技术路线能取得关键突破，让市场投入再多资金都有可能。”在他的世界中，可控核聚变这事太大了，他巴不得更多资源投入进来。
2024年，刘敏胜给集团做汇报时，提出把研究院改成“生态型研发组织”，不只靠内部，要向全球通过合作获得更多领先的实验平台等研发资源。“按说企业研究院很少这么开放，我们这300人的团队跟很多公司比，也比较有优势了，但跟我们想做的那件事所需要的能力之间，差异实在太大了，我们必须‘借全球’。”他说。
从“低碳”到“无碳”
2006年研究院刚成立时，行业觉得“奇怪”：一个天然气公司，技术研发的必要性是什么？不了解新奥的人或许很难想象，这家收入规模超过千亿元的公司有多大的危机感。
1993年，新奥将管道天然气引入廊坊开发区，也是它现在的总部所在地，它算是国内第一家进军城市公用事业的民营企业。而之后发生的公共事业改革、“西气东输”等，让新奥在全国拿下上百个城市区域的燃气经营权。
但业务蒸蒸日上时，王玉锁提出著名的“新奥三问”：“随时可能受到资源制约，10年后新奥卖什么？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？”
某种程度上讲，成立研究院就是要回答这三个问题。虽然新奥内部对这件事没什么分歧点，但具体做什么，完全没谱，只是“找方向”就长达一两年。
新奥出席由ITER主办的首届聚变实业论坛
“低碳”已成共识，王玉锁很早就提未来能源的清洁问题，以及能源供给的安全性问题。一定程度上讲，研究院的核心目标就是要研发出低碳化的能源产品。
所以很长一段时间内，团队都在探索各种形态的固碳技术。“捕碳技术是成熟的，我们没做，但捕完碳之后怎么办？要花很大的成本把它填埋，或者是固定下来，再或者是转换，这些我们都研究过。”
固碳技术当时很不成熟，国内几乎“零基础”，市面上只有几家大体量石化公司有相关方案，都不算理想。但团队“信誓旦旦”，因为这是个热门领域，很多技术路径在逻辑上都是通的。
那时整个团队都偏“科学家逻辑”，刘敏胜说，新技术规划、研发管理、里程碑管理、团队管理等都不成熟，“所以主要的方式就是‘各种试’，看一个东西好，都试试，其实回头看，有一些方向从市场逻辑上就可以被否了，但当时的能力和视野不具备。”
这种状态一直持续到了2016年。这期间，研究院也早就不局限于天然气领域，包括光伏、生物能源、煤气化等市面上能见到的新能源形态，均有涉及。
但内部其实已经有共识了——这些技术都不足以解决目标中的“低碳”问题，要么技术效率不高，要么体量不大，要么无法形成绝对竞争优势。
每年8月，在新奥的司庆日之后，研究院的技术大会就会紧跟着召开。2016年的主题很明确，总结前十年，规划后十年。
“我们成立研究院时，眼界就是把天然气排出的二氧化碳做到更清洁，以及解决天然气的来源问题，大的方向就是奔着清洁能源，但做了10年都解决不了。只能是‘优化’，不是颠覆性的东西。”刘敏胜说，新的规划不应该是“修修补补”，“我们需要的未来能源是要提高一到两个数量级，而不是百分之几十的提升、今天明天就能做到的事。”
新奥管理层提出干脆把目标更前瞻性地改成“无碳”，这很大胆，虽然那时研究院已有些探索。“沿着之前的天然气产业链走，绝无可能走到‘无碳’这一步。但如果别人把无碳做完了，那我们所谓的低碳就会被革命掉，到底是等你来革我的命，还是我先革自己的命？”
他们讨论了两个方向：一是向天上求，学习太阳这种聚变的能源；二是从地下挖，也就是深层地热。
其实对于这次“大转向”，内部的分歧并不大，更多是基于对技术能不能实现的讨论。因为新奥的业务在2016年也有了一些变化，不只销售天然气，筹备很久、新奥称之为“泛能”的综合能源服务已经起势——针对园区、楼宇等场景，从设备、软件到服务，新奥提供一整套的解决方案。
行业当时有一种说法，“紧凑型核聚变”可以做到一张桌子大小。“如果真这样，就跟我们的业务完全连起来了。我们有那么多的场景，20年以后，设备一升级，完全实现无碳。”刘敏胜说这就是“分布式能源”。
他那时在跟一个投资项目，一位美国加州大学洛杉矶分校的退休教授想做一个轮胎大小的可控核聚变装置，内部论证感觉不错，还专门请过来交流。他听着感觉不大对，就申请去美国验证，毕竟是个初始投资数亿元的项目。
在美国待了一个多月，对方迟迟不让他去实验室，后来他也不怕得罪人，硬是对了数据，发现对方竟然算错了。
这就是当时新奥在陌生的核聚变赛道所面临的状态，等刘敏胜回国之后，研究院决定自己干。
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“外行”
在研究院里，刘敏胜算是最早从“科学家思维”中跳出来的人之一。他脾气直，反官僚主义，用他的话说，“人缘不算好，别人一官僚，我做事就老得‘干仗’。”
跟过他项目的人，对他却很服气。他虽然还不是研究院院长，但分管的项目是最多的，有些还是直接向王玉锁汇报的核心项目。
他擅于在商业上闭环，脑子活络。之前一些项目如果不准备继续投入，就相当于“死了”，但他会想办法把这些业务和知识产权给“处理”了，还能找回一部分已投成本。
但核聚变跟之前的项目都不一样。“以前的项目周期都很短，大不了赌两年，即便今年项目没有卖出钱，年终奖也会好一点，大家都愿意。但核聚变不行，要20年、30年，谁愿意跟你干？”起初，刘敏胜拉的就是个“草台班子”，早期成员如今很多都成了负责人，就是单纯地信任他的研发管理领导力。
2017年项目启动时，团队做不出规划，更谈不上技术路线和商业闭环，刘敏胜觉得要先把基础能力给建起来。
但一群“外行”，怎么建？实际上刘敏胜已经有了想法——手搓装置，不断试错。所以，他并不是随便拉人头，而是从工程的角度码齐了相关人员：从能源管理业务那里挖系统控制人才；核聚变要用到真空技术，这跟光伏产线中的一些设备是有交集的，就从那里挖人。
他做的第一件事就是把美国普林斯顿实验室的专家请过来讲课，讲完以后他跟对方谈合作：“照你的概念，我重复搭一遍行吗？我们并没能力提出新思路，但能把别人的思路做出来。”
“不光美国的，还有欧洲的，一家公司就重复搭一套。先照着人家，把工程干出来，看看问题在哪，做做实验看数据是什么情况。”他找到王玉锁，提出要搭装置，而且要搭五六套，“他问我，搭这玩意有什么意义。我说一个团队要想建能力，不能空口白牙地说，只能通过这个方式初步建起来。他最后同意了，没有主席（王玉锁）的信任和眼光，我们走不出这一步。”
起步很难，团队连真空都不会抽，但这个过程远比外界想象得要快。有的装置两三个月就“搓”出来了，到2018年，这种边学习边练手的状态就基本结束了。那时，搭出来的装置因为参数太低，物理和科研价值都很低，但这个过程让团队入了门。
“事后说起来都挺容易的，就看团队的学习能力能不能提高那么快。”刘敏胜表示，这个阶段总共花了两三千万元，他很自豪，因为出的成果比融资数亿元的同类型公司更多。
“这哪有运气？我们并不是从零到一的，前面做电池、新材料、储能……研究院已经有了大量实践了，虽然不是核聚变装置，但怎么组织，怎么推进都知道，看你怎么复用之前的经验。”
之前的小设备在搭了五六个之后，瓶颈已经很明显了，不足以看出未来的路线该怎么走。2018年10月，刘敏胜带着团队着手搭建尺寸更大的设备，依然没有耗时太久，人数扩大了一倍的团队十个月左右就干完了。这个没有配套加热、诊断的装置，还是个“半成品”，但已经有了自己的名字“玄龙-50”，算是研究院的第一个里程碑。
那时候，他也开始有意识地考虑国产化，这一代装置的国产化率已经接近了90%。比如在加热装置上，新奥当时能从三家外国公司采购，但他选择了与国内院所合作，研究如何把原有雷达等领域的微波技术，用在核聚变装置上，为此他们要每年付出千万元级别的研发费用。
类似的例子还有很多，从长远判断，刘敏胜觉得供应链国产化是战略级别的，而且一些国内公司在得知他们的愿景之后，给予了很大的支持。“有一个线圈，一家公司帮我们做，在成本上跟我们计较不多。”刘敏胜说。
转向
团队陆续加入了不少专业人士，开始向“正规军”转变，问题反而比前期更大、更多了。
刘敏胜碰上了典型的“外行内行打架”，原有团队更偏工程思维，而引入的专家多数在物理层面更专业。“每个都有自己的专业意见，看起来还都挺有道理，又不统一，然后还互相看不上。”磨合过程让他很头疼。
这在真空技术上表现得最明显。核聚变最后是把燃料加到一个腔体里，需要把杂质抽干净，但抽到什么程度合适？专家给了一个参数，刘敏胜隐约觉得不对，因为他们在内部试了几次，发现根本做不到。
“专家让做到10的负8次方帕，但实际研究时，勉强能做到10的负7次方帕。那么大的腔体做到专家的要求，根本不可能，这是我从非核聚变专业的数据参考来的。”为了验证判断，他专门从国内其他科研院所请老师过来讲课，“我问人家真空要做到多少，答案是做到10的负5次方帕就可以放电了。”
刘敏胜说，以当时团队的能力，如果坚持按专家的来，或许到现在都还没实现。“其他的科研都不用干了。你会发现过去好几十年，都是在解决真空封装问题，而不是聚变问题。最后又变成科学家思维了，希望它做得更好，但主体问题在不在这，核心攻关不应该是这个东西。”
他专门打电话给专家，“先放一放，实在不行我们再调。”结果如他所说，真空并没制约后续的实验，现在做到10的负6次方帕，装置就可以正常运行了。
“我尽量心无旁骛，先干主体，这也导致我们有一些思路跟别家不一样。我只做核心的，因为攻关难度已经很大了，耗资源很多。有的思路如果别家想做，我们就出研发费用，做出来了咱们一块用就行了。”在那个阶段，刘敏胜已经在给团队灌输“从商业化倒推研发路径”的思维方式。石跃江就提到，团队完全瞄准商业化的方向去走，这不同于国内其他研究所，还涉及很多基础研究。
新奥团队之所以能把研发节奏拉起来，跟这不无关系，但也推着他们走到了一条更难的路上。
“玄龙-50”在2019年正式投入使用，到了2020年，刘敏胜就觉得有些不对了。团队在这套装置上用了一些新思路，在一些单点上有突破，但更多还是在工程层面，物理设计并没有那么详细。
“按这个思路往下走，在理论逻辑上并没有讲清楚，从实验结果上也看不到明显的进步。”可还是有进步，他并不能直接否了，所以还在坚持用这套装置做实验。
但刘敏胜留了个“后路”，他专门招了研究院的一些年轻骨干，开放性讨论之后的路线。那时研究院已经有了一些基础，不论是专业技术，还是商业逻辑，都比最初提高了不少。这个讨论持续了一年半，整个研究院相当于两条腿走路，原有的单点突破还在进行中，而这群年轻骨干则是直接开辟新路。
2022年7月7日，刘敏胜觉得该有一个总结性汇报了，他直接抛出了结论——放弃原有路线。出乎意料，大部分人都同意他，反对意见也不针对技术，更多是觉得再坚持一下，毕竟投入挺大。
“上半场讲到要推翻以前的方向，大家还或多或少地有些疑惑。”刘敏胜说，“下半场我把整个逻辑重新梳理了，我总结了团队到底积累了哪些能力，也说新的路线跟原来有足够的延续性，我们并没有全错，但要避免原来错误的那些部分。”讲完之后，大家基本上都同意了。
从那天起，新奥开始聚焦氢硼聚变。
迭代
当时，国内科研院所几乎全是氘氚聚变方向，在国际上，趋势也大致如此。
但刘敏胜觉得“问题挺大”：“聚变的科研做了这么多年，一直没有真正商业化，说明难度肯定大，而方向性的问题或许对此影响很大。”
团队推演过很多次，都算不过来账。据他介绍，氘氚聚变的燃料中，氘是无限的，但氚稀缺，一克的价格600万元。“即便是降到10万元一克，依然没意义。”而且，氘氚聚变产生的中子比现在所有核裂变的中子都要高一个数量级。
氢硼聚变则完全符合商业化逻辑，原料无限，一吨也就几千元，而且反应过程中产生的是α粒子，没有放射性。
新奥氢硼聚变装置中控大厅
氘氚聚变最大的优势是反应条件好实现，要求的温度比氢硼聚变低得多。纯粹从科研角度讲，这是个更容易实现的路径。
“这就像你要烧煤做饭，要用打火机烧纸，去引煤，因为纸好烧，没见过直接烧纸做饭的。这是我们跟别家最大的区别，我们做聚变，要点的是煤，而不是纸。成本根本算不过来。”刘敏胜说。
但氢硼聚变也注定难度大，对应着巨量投入，以及极度不可控性。这个决策由一个主业并不是核聚变的民营公司提出，可想而知要承担多大压力。“中间有人提出偏氘氚聚变的方案，内部分歧意见也很大。你的商业就丢了，而且还不如国外做得好，得去‘抄’人家的。” 刘敏胜说。
在2022年7月的那次会议上，团队只是推演了很粗糙的商业逻辑，没有细化。他们对于氢硼聚变还很陌生，不知道如何定性和定量，未来的装置要多大，功率是多少……一系列问题都是通过每两周一次的讨论不断升级的，这一直持续到了2023年中。
也是在这个节点，整个研究院决定专注于核聚变，其他的赛道不再投入研发资源，因为之后将面对一场百亿元级别的“战争”。
刘敏胜决定上马新装置，并取名为“玄龙-50U”，团队给自己下了死命令——当年12月30日之前必须建完。
新奥聚变实验装置“玄龙-50U”
两代装置表面上看改动有限，大的改动是把磁感应强度从0.5特斯拉提高到了1.2特斯拉，以及把核心的加热装置换了另外一种。“第一代装置参照的都是十几年前的装置，物理设计并不扎实。第二代装置完全不一样，工程参数升级看起来是小的，但正因为后面有详细的物理设计，加上工程参数以后我们才能快速突破，这是核心。”刘敏胜说，“玄龙-50U”只花了大概两个月就搭起来了，今年上半年，所有物理指标则全部超过了设计值。
那个阶段，团队24小时轮番作战。最后到了工程实施时，刘敏胜要求技术人员跟工程人员劲往一处使，坚决避免“两张皮”，每天都要待在现场解决实际问题。
“玄龙-50U”已经是全球领先的装置之一了，项目预算也从千万元级别到了十亿元级别。团队“战战兢兢”很正常，怕出错，也更渴望稳妥。内部针对实验参数争议很大，刘敏胜想把参数设置为超过工程参数，甚至很多指标已经超过了物理要求。但在这种情况下，装置是很容易坏的。有的外国实验室，线圈因为调高实验参数直接烧了，结果修了超过10年，到现在还没完全修好。
“一些老科学家跟我说，要不要先保证安全。我说我宁愿烧，为什么？要是不做到工程极限，你不知道问题在哪。我当时给团队算过一个账，线圈全烧了肯定有损失，但如果能够走到极端参数，给下一代参数提供更好的支撑，那省下来的可能就是几十亿元。”刘敏胜说。
不过装置在去年还是“烧”了一次，刘敏胜完全没追责，边分析原因，边开始修。团队连夜出方案，第二天就让配套厂商进驻现场，结果两周就修好了。
在行业共识中，新奥已经算是核心玩家之一，几乎没有公司或科研院所能达到它这样的迭代速度——1年搭建装置，3年便结束实验，然后进入下一代装置周期。更多的依然是建装置需要3到5年，一代装置要运行10年以上。
以2035年商业化应用落地的目标来倒推，不仅仅要解决两代装置的迭代，还有大量供应链、配套等工作，“时间很紧，每一代迭代要求都很高”。
但走到现在，无论外部竞争如何变化，他已经没太多顾虑了。当记者问到“新奥在聚变领域理想的生态位是什么”，刘敏胜说，核聚变的市场规模太大了，大到几家公司根本撑不起来，“我们只要技术水平高，不管当供应商，还是当服务商，都足够了。”
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责任编辑：杨赐
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