潘垣：贡献世界核聚变领域“中国方案”

尹璇 赵雯

潘垣，1933年8月生，湖北宜昌人，中共党员。中国工程院院士、华中科技大学教授、博士生导师，磁约束聚变技术、高功率脉冲电源技术专家，国际热核实验反应堆ITER中国专家委员会科学顾问、国家重大专项〈惯约〉专家委员会委员。获得国家科学技术进步奖一等奖2项。他是中国最早从事核聚变研究的主要成员之一，中国核聚变电磁工程和大型脉冲电源技术的主要开拓者。负责研制“小龙Ⅱ”和“凌云”核聚变等离子体实验研究装置;参与主持“中国环流器一号”的研制建造，解决了许多重大技术难题;负责完成了托卡马克HT-6M的脉冲电源与控制系统的升级改造。

“人造太阳”是可控核聚变反应装置的俗称。1984年9月21日，由我国自行设计和研制的最大受控核聚变实验装置“中国环流器一号（HL-1）”，在四川乐山近郊的核聚变实验基地成功建成启动。从此，世界核聚变研究领域真正第一次出现“中国”的名字。这离不开无数科研人员的心血与汗水，中国工程院院士、磁约束聚变技术和高功率脉冲电源技术专家潘垣就是其中之一。

潘垣是中国最早一批从事核聚变研究的科研人员之一，中国核聚变电磁工程和大型脉冲电源技术的主要开拓者。

中国首项

重大科技基础设施建成

1951年，潘垣考取了武汉大学电机系。当时武汉大学聚集了一批优秀的理工教师，为潘垣打下了良好的数理基础。1953年因院系调整转入华中工学院。1955年，大学毕业后他被分配到武汉电管局中心试验所工作，1年后任高压组组长，负责建设高压实验室。

1958年，潘垣选调进入二机部401所（原子能研究所），开启了我国磁约束核聚变的科学研究，也迎来了他人生的重大转折。在401所14室，潘垣先后主持了小型核聚变装置“小龙Ⅱ”“凌云”等设计研制。1969年，401所14室与503所合并组建为585所（磁约束核聚变研究所）。

1984年，潘垣参与主持的我国第一项重大科技基础设施中型托卡马克实验装置——“中国环流器一号（HL-1）”建成。

早在1969年，潘垣调研发现，自1968年国际聚变大会报道了苏联T-3托卡马克的突出实验结果后，美国等西方大国立即作出调整，转向托卡马克，很快成为聚变研究的主流。于是，1970年，他提出尽快调整方向，转向托卡马克。在585所党委领导下，经过两次“会战”，于1970年底向二机部党组汇报并得到批准后，由潘垣主讲，向国防科委做正式汇报。1972年国家计委正式批准下达总投资6500万元，代号451工程，意即“第4个5年计划第1号工程”。

“中国环流器一号（HL-1）”建造工程启动之初，参考材料极为缺乏，工程设计人员手里仅有介绍苏联相关装置概况的4页文章。至于装置的每一个部件具体该怎样设计，则需要自己摸索琢磨。

经历十多年的艰苦攻关，他们成功研制了“中国环流器一号（HL-1）”。在设备的研制阶段，潘垣还主持研制成功2台中国容量最大的交流脉冲发电机组，并一直应用至今。

“中国环流器一号（HL-1）”取得了多项科研成果，并获国家科学技术进步奖一等奖，为中国受控核聚变的研究和发展提供了重要的实验平台。它标志着我国受控核聚变研究由原理探索进入到规模物理实验阶段，使我国成为除美国、苏联、日本和西欧外，自主研制成功中型托卡马克核聚变研究装置的国家。潘垣正是凭借这项巨大贡献，成功当选中国工程院院士。

1983年10月，潘垣进入中国科学院等离子体物理研究所，继续从事核聚变研究，负责完成代号HT-6M托卡马克（其规模仅次于585所的HL-1）升级改造。

1998年10月，潘垣进入华中理工大学（现为华中科技大学）。在科技部领导下，作为我国核聚变专家组和专家委員会成员，参与论证并成功实现我国参加当代最大的国际合作大科学工程——国际热核实验反应堆（ITER）计划。随后，充分借助中美磁约束聚变合作计划，成功将美国的TEXT-U主机与电源搬迁到我国，经过改进与充实，重建于华中科技大学，并命名为J-TEXT，成为教育部磁约束聚变与等离子体国际合作联合实验室。基于该装置，针对ITER最突出的科技问题——等离子体大破裂，开展了十几年的理论与实验研究，取得的成果已被ITER顾问专家委员会选定为ITER的4台预实验装置之一。

从无到有

国家脉冲强磁场科学中心

上世纪末，潘垣敏锐地注意到，自20世纪80年代发现高温超导以来，欧美相继建设了脉冲强磁场实验室。他随即于2001年提出应尽快建设中国脉冲强磁场实验装置。得到学校领导支持后，他立即组织队伍，依托J-TEXT大型脉冲发电机组和由他开启的脉冲功率技术，正式申报“十一五”国家重大科技基础设施建设计划，并顺利通过专家评审。2007年正式启动建设，2013年实验室建成，2014年顺利通过国家验收，建成了教育部部属高校和湖北省首个国家重大科技基础设施——武汉国家脉冲强磁场科学中心。

至今，脉冲强磁场实验装置已累计开放运行超过6万小时，为北京大学、清华大学、中科院物理所、美国哈佛大学、英国剑桥大学等103家国内外科研机构开展科学研究1389项，在高温超导、拓扑半金属、分子磁体、石墨烯等前沿研究领域取得丰硕成果，在Science、Nature子刊、PRL、JACS等高水平期刊发表SCI收录论文1190篇，有效推动了我国基础前沿学科的发展。

2019年，脉冲强磁场实验装置获国家科学技术进步奖一等奖。2021年，脉冲强磁场优化提升项目（二期工程），经多轮专家评审，已获批纳入“十四五”国家重大科技基础设施建设计划。

自主创新

柔性直流电网工程

早在中科院等离子体物理所工作时，潘垣就研制出针对大型发电机内部事故的氧化锌非线性电阻快速灭磁保护技术，并成功实现了产业化推广。

近年，针对京津冀地区严重雾霾问题，他提出通过建设柔性直流电网，解决大规模风电并网问题，进而实现以电代煤、以电代油。“电从华北风场来”的技术方案上呈习近平总书记，获得了习近平总书记批示。在国家能源局领导下，由国家电网公司负责，顺利建成了张北柔性直流电网国家示范工程，从而为2022年冬奥会的举办，提供了优质环境保障。同时，他还与上海思源电气合作研制出世界首台50万伏机械型直流断路器，指导团队研制出全球开断容量最大的高压、超高压交流断路器和交流限流器。

数十年来，潘垣从未停止科研脚步，他始终瞄准国家需求和国际前沿课题，积极参与国际大科学工程，贡献“中国方案”。