如果要问，世界上最难的科学研究是什么？在中国工程院院士潘垣眼中，毫无疑问是磁约束核聚变，也就是“人造太阳”。如何将这一“科幻”照进现实？一起来看他多年的探索。
“我最大的愿望就是防止苦难在我的祖国重演，同时让我的祖国兴旺发达。”中国工程院院士、华中科技大学电气与电子工程学院的教授潘垣，毕生的科研努力都致力于响应国家的迫切需求并探索能源科技。
追求“人造太阳”
潘垣院士今年已经九十岁高龄。他告诉记者，所有科研成果中，最让他自豪且牵挂的是“人造太阳”——科学上称为磁约束核聚变。
“为什么称它为‘人造太阳’？因为它的目标是能源，通过控制氢弹的方式，实现能量的缓慢释放。”潘垣解释说。
这一工程的挑战有多大？潘垣详细解释，太阳的核聚变反应依赖于巨大的太阳引力，在高温高压的环境下，太阳内的氢原子核被释放并进行聚变反应。而地球的引力仅是太阳的三十三万分之一，要在地球上实现类似的过程，难度非常之大，可比作“夸父逐日”。
早在1984年，潘垣就参与完成了中国第一座“人造太阳”装置——中国环流器一号。
在环流器一号的建造初期，可用的参考资料极为有限，仅有几页介绍前苏联装置的文章。装置的每一个部件的设计都需要亲自摸索和琢磨。
“主接线图、控制系统的逻辑图都是我亲手绘制的。那时候年轻，工作到深夜都是常事。装置复杂，涉及超高真空、多套电源系统，设计时要边绘图边讨论，不断地进行修改，最终确保整体的稳定。”潘垣回忆道。
此外，还需要解决设备的供应问题。潘垣与外部工厂合作，投入大量的时间进行设备研发。其中他最为自豪的贡献是研发了两台交流脉冲发电机，为中国的核聚变技术发展提供了巨大的动力。这两台80兆瓦的脉冲发电机当时是中国容量最大的，至今仍在使用中。
1984年9月21日，潘垣及其团队终于成功研制出中国环流器一号，这标志着中国的受控核聚变研究从理论探索进入到了规模化物理实验阶段，为中国在核聚变领域的发展奠定了重要的基础，成为一个研究里程碑。
环流一号成功后，潘垣将核聚变材料锁定为氘元素，并在国际上首创了氘氘聚变的新技术路径。
去年11月，湖北省的“磁约束氘氘聚变中子源预研装置”项目得到批准，并在武汉光谷科学岛开始建设，潘垣和他的学生团队将继续在这个项目上进行深入研究。
致力于探索终极能源
潘垣始终专注于满足国家需求，坚持“人无我有、人有我强、人强我新”的研发原则。
在核聚变能源的探索之外，潘垣也致力于中国脉冲强磁场实验装置的建设。20世纪末，面对西方国家相继建立的高温超导脉冲强磁场实验室，潘垣于2001年提出尽快在中国建立相似的设施。这一提议后来成为了“十一五”期间我国建设的12个重大科技基础设施之一。
为推动该工程的发展，潘垣带领团队提出了双电容器耦合动态调控方案，解决了生成脉冲平顶磁场过程中的技术难点，使中国在这一技术领域达到了世界先进水平。
截至2022年底，该实验装置已累计运行超过70,000小时，为包括北京大学、清华大学、中国科学院物理研究所在内的119个科研单位提供了1677项科学研究服务，发表了包括发现新型量子振荡现象在内的1385篇科研论文。
潘垣为了掌握国家发展脉络，长期订阅四份不同的报纸。针对京津冀地区的雾霾问题，他提议建立柔性直流电网以保障2022年冬奥会的环境质量；针对南方电网大负荷的问题，他则创新研发了世界首个50万伏机械型直流断路器，以保护电网基础设施。
目前，潘垣和团队正在进行瞬时升温和能源回收的多方面实验，不断探索终极能源解决方案。尽管潘垣认为自己可能无法亲眼看到自己的终极研究成果在全球大放异彩，但只要最终能帮助中国在全球科研舞台取得领先地位，他便心满意足。
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