尹璇 趙雯

潘垣，1933年8月生，湖北宜昌人，中共黨員。中國工程院院士、華中科技大學教授、博士生導(dǎo)師，磁約束聚變技術(shù)、高功率脈沖電源技術(shù)專家，國際熱核實驗反應(yīng)堆ITER中國專家委員會科學顧問、國家重大專項〈慣約〉專家委員會委員。獲得國家科學技術(shù)進步獎一等獎2項。他是中國最早從事核聚變研究的主要成員之一，中國核聚變電磁工程和大型脈沖電源技術(shù)的主要開拓者。負責研制“小龍Ⅱ”和“凌云”核聚變等離子體實驗研究裝置;參與主持“中國環(huán)流器一號”的研制建造，解決了許多重大技術(shù)難題;負責完成了托卡馬克HT-6M的脈沖電源與控制系統(tǒng)的升級改造。

“人造太陽”是可控核聚變反應(yīng)裝置的俗稱。1984年9月21日，由我國自行設(shè)計和研制的最大受控核聚變實驗裝置“中國環(huán)流器一號（HL-1）”，在四川樂山近郊的核聚變實驗基地成功建成啟動。從此，世界核聚變研究領(lǐng)域真正第一次出現(xiàn)“中國”的名字。這離不開無數(shù)科研人員的心血與汗水，中國工程院院士、磁約束聚變技術(shù)和高功率脈沖電源技術(shù)專家潘垣就是其中之一。

潘垣是中國最早一批從事核聚變研究的科研人員之一，中國核聚變電磁工程和大型脈沖電源技術(shù)的主要開拓者。

中國首項

重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建成

1951年，潘垣考取了武漢大學電機系。當時武漢大學聚集了一批優(yōu)秀的理工教師，為潘垣打下了良好的數(shù)理基礎(chǔ)。1953年因院系調(diào)整轉(zhuǎn)入華中工學院。1955年，大學畢業(yè)后他被分配到武漢電管局中心試驗所工作，1年后任高壓組組長，負責建設(shè)高壓實驗室。

1958年，潘垣選調(diào)進入二機部401所（原子能研究所），開啟了我國磁約束核聚變的科學研究，也迎來了他人生的重大轉(zhuǎn)折。在401所14室，潘垣先后主持了小型核聚變裝置“小龍Ⅱ”“凌云”等設(shè)計研制。1969年，401所14室與503所合并組建為585所（磁約束核聚變研究所）。

1984年，潘垣參與主持的我國第一項重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中型托卡馬克實驗裝置——“中國環(huán)流器一號（HL-1）”建成。

早在1969年，潘垣調(diào)研發(fā)現(xiàn)，自1968年國際聚變大會報道了蘇聯(lián)T-3托卡馬克的突出實驗結(jié)果后，美國等西方大國立即作出調(diào)整，轉(zhuǎn)向托卡馬克，很快成為聚變研究的主流。于是，1970年，他提出盡快調(diào)整方向，轉(zhuǎn)向托卡馬克。在585所黨委領(lǐng)導(dǎo)下，經(jīng)過兩次“會戰(zhàn)”，于1970年底向二機部黨組匯報并得到批準后，由潘垣主講，向國防科委做正式匯報。1972年國家計委正式批準下達總投資6500萬元，代號451工程，意即“第4個5年計劃第1號工程”。

“中國環(huán)流器一號（HL-1）”建造工程啟動之初，參考材料極為缺乏，工程設(shè)計人員手里僅有介紹蘇聯(lián)相關(guān)裝置概況的4頁文章。至于裝置的每一個部件具體該怎樣設(shè)計，則需要自己摸索琢磨。

經(jīng)歷十多年的艱苦攻關(guān)，他們成功研制了“中國環(huán)流器一號（HL-1）”。在設(shè)備的研制階段，潘垣還主持研制成功2臺中國容量最大的交流脈沖發(fā)電機組，并一直應(yīng)用至今。

“中國環(huán)流器一號（HL-1）”取得了多項科研成果，并獲國家科學技術(shù)進步獎一等獎，為中國受控核聚變的研究和發(fā)展提供了重要的實驗平臺。它標志著我國受控核聚變研究由原理探索進入到規(guī)模物理實驗階段，使我國成為除美國、蘇聯(lián)、日本和西歐外，自主研制成功中型托卡馬克核聚變研究裝置的國家。潘垣正是憑借這項巨大貢獻，成功當選中國工程院院士。

1983年10月，潘垣進入中國科學院等離子體物理研究所，繼續(xù)從事核聚變研究，負責完成代號HT-6M托卡馬克（其規(guī)模僅次于585所的HL-1）升級改造。

1998年10月，潘垣進入華中理工大學（現(xiàn)為華中科技大學）。在科技部領(lǐng)導(dǎo)下，作為我國核聚變專家組和專家委員會成員，參與論證并成功實現(xiàn)我國參加當代最大的國際合作大科學工程——國際熱核實驗反應(yīng)堆（ITER）計劃。隨后，充分借助中美磁約束聚變合作計劃，成功將美國的TEXT-U主機與電源搬遷到我國，經(jīng)過改進與充實，重建于華中科技大學，并命名為J-TEXT，成為教育部磁約束聚變與等離子體國際合作聯(lián)合實驗室?；谠撗b置，針對ITER最突出的科技問題——等離子體大破裂，開展了十幾年的理論與實驗研究，取得的成果已被ITER顧問專家委員會選定為ITER的4臺預(yù)實驗裝置之一。

從無到有

國家脈沖強磁場科學中心

上世紀末，潘垣敏銳地注意到，自20世紀80年代發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)以來，歐美相繼建設(shè)了脈沖強磁場實驗室。他隨即于2001年提出應(yīng)盡快建設(shè)中國脈沖強磁場實驗裝置。得到學校領(lǐng)導(dǎo)支持后，他立即組織隊伍，依托J-TEXT大型脈沖發(fā)電機組和由他開啟的脈沖功率技術(shù)，正式申報“十一五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)計劃，并順利通過專家評審。2007年正式啟動建設(shè)，2013年實驗室建成，2014年順利通過國家驗收，建成了教育部部屬高校和湖北省首個國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——武漢國家脈沖強磁場科學中心。

至今，脈沖強磁場實驗裝置已累計開放運行超過6萬小時，為北京大學、清華大學、中科院物理所、美國哈佛大學、英國劍橋大學等103家國內(nèi)外科研機構(gòu)開展科學研究1389項，在高溫超導(dǎo)、拓撲半金屬、分子磁體、石墨烯等前沿研究領(lǐng)域取得豐碩成果，在Science、Nature子刊、PRL、JACS等高水平期刊發(fā)表SCI收錄論文1190篇，有效推動了我國基礎(chǔ)前沿學科的發(fā)展。

2019年，脈沖強磁場實驗裝置獲國家科學技術(shù)進步獎一等獎。2021年，脈沖強磁場優(yōu)化提升項目（二期工程），經(jīng)多輪專家評審，已獲批納入“十四五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)計劃。

自主創(chuàng)新

柔性直流電網(wǎng)工程

早在中科院等離子體物理所工作時，潘垣就研制出針對大型發(fā)電機內(nèi)部事故的氧化鋅非線性電阻快速滅磁保護技術(shù)，并成功實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化推廣。

近年，針對京津冀地區(qū)嚴重霧霾問題，他提出通過建設(shè)柔性直流電網(wǎng)，解決大規(guī)模風電并網(wǎng)問題，進而實現(xiàn)以電代煤、以電代油。“電從華北風場來”的技術(shù)方案上呈習近平總書記，獲得了習近平總書記批示。在國家能源局領(lǐng)導(dǎo)下，由國家電網(wǎng)公司負責，順利建成了張北柔性直流電網(wǎng)國家示范工程，從而為2022年冬奧會的舉辦，提供了優(yōu)質(zhì)環(huán)境保障。同時，他還與上海思源電氣合作研制出世界首臺50萬伏機械型直流斷路器，指導(dǎo)團隊研制出全球開斷容量最大的高壓、超高壓交流斷路器和交流限流器。

數(shù)十年來，潘垣從未停止科研腳步，他始終瞄準國家需求和國際前沿課題，積極參與國際大科學工程，貢獻“中國方案”。