杨钊谈可控核聚变：从洪荒70到商业化的工程路线

杨钊认为，可控核聚变可能在未来数十年深刻影响能源与文明。他也提醒，推进这种复杂工程的每个环节都会遇到问题。

张小珺介绍能量奇点及其创始人杨钊，并提出本期的两个问题：核聚变离商业应用还有多远，充足能源又可能改变什么。

本期涉及技术路线、成本和时间表；这些主要代表受访者的判断，未来结果仍需实验与工程验证。

杨钊从核裂变和核聚变说起：两者都是核反应，但前者涉及较重原子核分裂，后者涉及较轻原子核结合。

他用质能关系解释反应中释放能量的基本原理，并将可控聚变与一次性释放能量的过程区分开。

可控的目标是按照设计需求持续、稳定地获得能量，而不只是让一次反应发生。

托卡马克是磁约束路线的一种装置：磁场用于约束高温等离子体。地面上还存在其他聚变路线，包括惯性约束。

杨钊说，太阳依靠强大引力形成聚变条件，地球上的装置则需要以其他方式达到适合反应的条件。

他接着解释磁体的重要性：场强、装置大小、运行时间以及制造难度会共同影响设计。

早期装置使用铜磁体较容易实施，但电阻和发热限制了运行时间，也会增加能耗。

超导磁体需要低温等更复杂的工程条件。杨钊认为，长时间运行的目标推动人们研究超导方案。

所谓高温超导仍然需要低温；“高温”是相对于另一类超导材料而言，并不意味着常温运行。

两人提到国际热核聚变实验堆 ITER。杨钊将其作为大型国际合作项目和传统设计路线的例子。

杨钊认为，更高磁场可能使达到某些目标的装置更紧凑，但他强调具体装置仍需验证，不能把理论潜力当作已实现的成本。

谈到能量增益 Q，他解释其用途是比较聚变输出与投入；用于电站时还必须考虑系统其他环节的损耗。

他用密度、温度和约束时间的乘积说明聚变条件之间的关系。不同实验和 Q 的定义需要结合具体边界理解。

对于托卡马克，杨钊介绍经验定标：研究者结合不同装置的实验结果，估计磁场、尺寸等因素与性能的关系。

他指出等离子体系统复杂，很多关系需要实验拟合，不能仅凭简单公式推断所有工程结果。

访谈回顾聚变研究的历史，再回到民用问题：如何把短暂反应转化为可按需求运行的能源系统。

杨钊说，工程目标不仅是产生聚变，还要让设备按设计功率运行，并解决成本、可靠性和持续运行问题。

他比较惯性约束和磁约束，并解释不同路线的实验条件及商业化挑战。这里的比较是受访者的技术判断。

对于磁约束，托卡马克长期积累了较多研究和实验经验；他认为这些积累对选择路线很重要。

两人讨论为什么多个国家的大型装置采用托卡马克，以及国际项目如何积累可比较的实验数据。

杨钊介绍团队完成“洪荒70”的背景。它是实验装置，其意义需要与未来发电设备的目标区分。

他明确说，洪荒70并未证明同等性能下的成本和体积优势；团队希望由下一代装置继续验证。

他回顾高温超导材料从实验室发现到形成更大规模供应的过程，并说材料可获得性影响了创业判断。

杨钊描述团队在 2021 年的判断：聚变科学和工程已有长期积累，商业化更需要解决经济性与实施问题。

他认为大型实验项目的建设周期和成本是重要约束，但是否以及何时达到目标仍要看实际进展。

在他看来，商业化的关键是把发电成本降到能与现有能源竞争的水平。这是公司的目标，不是已实现的电价。

他说公司选择掌握装置设计及部分关键子系统，以便迭代设计并控制成本。

被问及为何创业而非留在高校，杨钊认为企业组织适合推动工程迭代和商业可行性，同时科学研究仍有其作用。

他回顾自己对基础物理与复杂系统的兴趣，讨论仅靠拆解最小组成部分并不总能直接解释宏观系统。

对于 AI 与物理的关系，他认为两者借鉴了一些观点和工具，但 AI 研发主要由计算机与相关领域推动。

团队需要选择适合的材料，并研究结构、散热等问题；杨钊说这并不意味着团队要从零发明每一种材料。

他回忆本科时期就对聚变感兴趣，也设想未来充足能源可能影响太空探索。这些长期应用仍属设想。

他谈到博士阶段的理论物理背景，以及后来探索如何把技术经验与创业结合。

此前的创业经历让他重新思考，聚变是否可以在当时开始推进，以及若不能推进还缺少什么条件。

杨钊认为创业者需要真正投入问题，因为重大项目会持续遇到困难，也会不断出现其他选择。

他描述团队评估知识、人才和工程条件的过程，并认为装置建设中的经验可以反馈到下一轮设计。

他认为国内产业链当时还很早期，科研装置的建造方式和商业公司希望形成的供应能力并不完全相同。

“70”对应装置的一个尺寸参数。团队从少数创始成员发展，在约两年中建设第一代装置。

他把工作分为物理设计、概念设计和工程设计，并说装置包含多个相互依赖的子系统。

概念可行不等于设备已经可制造：工程设计还要明确制冷、真空、供电及接口等实际要求。

杨钊回忆设计冻结、制造与总装有交叠，并在访谈中纠正了自己提到的年份。

建设团队中有理论研究者，但大量成员是结构、低温、真空、磁体工艺等领域的工程人员。

他强调工程问题会随着设计接近实物而显现，早期修正与后期修补的代价也不同。

装配完成后，团队要逐个测试系统，再验证它们能否协调运行。

杨钊用“第一等离子体”描述装置启动的重要节点：系统共同工作，形成可供后续实验的等离子体。

他区分装置启动与达到商业电站所需参数；前者是重要工程验证，后者仍有大量工作。

杨钊说，洪荒70验证了高温超导材料可以被加工进完整装置并用于实验运行；这仍不是商业发电的证明。

他讨论团队自研和本地供应的范围，也承认部分低温设备与传感器使用了进口产品。

接下来的路线图包括后续装置和磁体验证。时间与性能目标是团队计划，不应视为已达成成果。

他解释聚变磁体需要较大孔径，为等离子体和其他设备留出空间，与某些只容纳小样品的高场磁体不同。

更强磁场和电流会带来机械力。设计者需要在结构支撑与导体占用空间之间权衡。

冷却通道也占据空间；磁体设计需要同时考虑受力、温度和电流等约束。

杨钊把制造中的细小工艺问题称为大量逐项解决的工程工作，并说实际制成后才能验证工艺是否可靠。

他介绍供电、诊断和低温等系统也需要验证；团队试图在物理设计上采用有较多实验依据的方案。

即使基本物理较成熟，具体工程参数、设备可靠性和集成仍可能带来新的不确定性。

杨钊讨论后续装置的设计目标与此前实验的关系，强调需要逐步提升能力而非跳过验证。

他认为高温超导路线的潜在收益是更强磁场与更紧凑的装置，但材料加工和高参数制造具有风险。

他给出团队对未来装置成本和体积的估计。这些数字是预测，取决于尚未完成的工程和性能验证。

谈到示范电站，他比较建造成本、原料与废料问题；聚变路线的实际安全和废物影响仍取决于具体设计。

他提醒，从低参数实验向高参数装置外推会遇到未观察过的情况，科学和工程风险因此不能忽略。

杨钊讨论资金、人才和先发经验如何影响同一路线上的竞争。这是他对产业格局的判断。

他认为如果能源成本显著下降，新的需求可能迅速出现；这是一种经济预测，而非对未来需求的保证。

谈到 AI，杨钊认为机器学习可能帮助等离子体控制和诊断，并提到已有研究作为例子。

他认为这些应用仍处于起步阶段，团队也在探索将部分控制工作交给算法。

两人讨论中美聚变产业的资金、供应链和市场。杨钊预测两地都会有本土团队，但实际产业发展仍不确定。

他将能量奇点的高温超导托卡马克路线与美国 CFS 的方向作比较，并指出其他公司也在探索不同路线。

被问到第一度具有竞争力的聚变电有多难时，他承认难度很高，并给出团队对未来示范装置的目标时间。

他区分不计成本的实验目标与能够稳定、经济运行的商业目标；两者不能简单等同。

他用裂变电站的发展作类比，推测示范到规模化可能还需多年；这不是已验证的聚变部署时间表。

杨钊认为，一台达到关键性能目标的装置可能改变市场信心，但具体结果仍取决于实验。

对于规模化需要多少资金，他承认现在缺少足够可见度，必须先看到示范装置和后续问题。

谈到组织，他希望团队学会找到关键问题、减少不必要的工作，并从每次工程问题中总结原因。

他介绍团队规模和招聘方式，并说聚变工程所需人才结构不同于一般互联网公司。

杨钊说实现装置需要大量工程工作；团队会阅读研究论文，但发表数量受到时间和工作重点限制。

他认为其他团队公开的设计与研究可以作为参考，同时日常工作主要围绕具体问题展开。

公司短期商业目标是为未来示范电站形成设备能力，而当前实验装置是准备步骤。

他谈到寻找能够接受较长研发周期的资金，并说可选择的投资者范围并非无限。

回顾洪荒70，他说当时更多是逐一解决问题，事后才更清楚看到整个过程的难度。

他强调，从第一台实验装置到更高性能的后续装置，团队能力与工程要求都会大幅上升。

他反思自己的管理方式，承认对团队情绪、激励等方面的投入可能不足。

两人谈到项目失败的可能性与个人压力，他将资金、人才和交付能力视为主要风险。

杨钊说，资金不足可能让下一步无法启动，目标没有达成则可能影响后续装置与商业计划。

他认为聚变有清晰但艰难的工程路线，并承认自己无法给 AGI 下明确标准。这是他的信念，不是对成功的保证。

被问及如果项目失败怎么办，他说会感到遗憾，并希望总结问题后继续尝试。

最后的快问快答回到其他技术机会、日常生活和长期目标。

杨钊表示聚变项目占据了他大部分注意力，访谈以对未来持续探索的讨论结束。