1984年9月21日，由我國自行設計和研製的最大受控核聚變實驗裝置“中國環流器一號(HL-1)”，在四川樂山近郊的核聚變實驗基地成功建成啟動。可控核聚變反應裝置也被稱為“人造太陽”，從此，世界核聚變研究領域真正第一次出現“中國”的名字。這其中離不開無數科研人員的心血與汗水，中國工程院院士，磁約束聚變技術和高功率脈衝電源技術專家潘垣就是其中之一。
潘垣在紀念“12·9”運動82週年大會上開幕致辭照
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衝電源技術的主要開拓者；負責研製“小龍-2”和“凌雲”核聚變等離子體實驗研究裝置，參與主持“中國環流器一號”的研製建造，解決了許多重大技術難題；負責完成了託卡馬克HT-6M的脈衝電源與控制系統的升級改造。
艱苦求學，考上武漢大學電機系
1933年，潘垣出生於湖北省宜昌市，幼年喪父，母親將他帶大。1938年，武漢淪陷，宜昌危急，並遭大轟炸。潘垣一家三口祖父、母親和他淪為難民，所以他小學只能斷斷續續的讀書。最難忘的是1943年，日寇進攻湖北宜昌石牌要塞，潘垣一家隨同眾多難民和農民，躲避在長陽大山山洞的日子。目睹了日軍的種種暴行，深深地震撼了他幼小的心靈。
1945年，日本投降後，潘垣返回宜昌，入讀宜昌縣立中學、省立第三中學、華英中學和宜昌一中。讀書期間，潘垣還取得了宜昌市數學競賽一等獎和物理競賽二等獎。
潘垣武漢大學學生履歷表登記照
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秀的理工教師，為潘垣打下了良好的數理基礎。
1953年，全國院系調整，潘垣也隨之轉入華中工學院。1955年，潘垣畢業，後被分配到武漢電管局中心試驗所工作。一年後，他任高壓組組長，負責建設高壓實驗室，三年後被選調進入二機部401所（原子能研究所）。
投身聚變，研發環流器一號
1958年，潘垣進入401所，即被分配到新組建的14組（後升為14室），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折。在老一輩科學家嚴謹的治學態度和實事求是的學術範風的影響下，經過不斷的科研實踐和個人努力，潘垣的學術水平得以快速成長起來。
在401所，潘垣先後主持了小型核聚變裝置“小龍Ⅱ”“凌雲”等的設計研製，並撰寫了多篇論文。
1969年，潘垣隨401所14室內遷四川樂山，並與東北503所合併，組建585所（磁約束核聚變研究所）。在這裡，他參與主持建成了我國第一項重大科技基礎設施中型託卡馬克實驗裝置——中國環流器一號（HL-1）。
早在1969年，潘垣調研發現，自1968年國際聚變大會報道了原蘇聯T-3託卡馬克的突出實驗結果後，美國等西方大國立即作出調整，轉向託卡馬克，並很快成為聚變研究的主流。
1970年，潘垣提出儘快調整方向，轉向託卡馬克。在585所黨委領導下，經過兩次“會戰”，於1970年底向二機部黨組彙報並得到批准後，在李覺副部長帶領下，向國防科委副主任朱光亞做正式彙報，彙報由潘垣主講。1972年國家計委正式批准下達，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”。為此，585所專門成立了451研究室，潘垣任總體組副組長（總體組組長是老科學家李正武先生）兼任脈衝電源和控制系統分室主任。
潘垣工作照
環流器一號建造工程啟動之初，參考材料極為缺乏，工程設計人員手裡僅有介紹原蘇聯相關裝置概況的4頁文章。至於裝置的每一個部件具體該怎樣設計，則需要自己摸索琢磨。
經歷十多年的艱苦攻關，他們成功研製了中國環流器一號。在此期間，潘垣還主持研製成功兩臺中國容量最大的交流脈衝發電機組，並一直應用至今。
潘垣1972-1980在585所工作時主持研製的兩臺8萬千瓦脈衝發電機組
中國環流器一號取得了多項科研成果，並獲國家科技進步一等獎，為中國受控核聚變的研究和發展提供了重要的實驗平臺。它標誌著我國受控核聚變研究由原理探索進入到規模物理實驗階段，使我國成為除美國、前蘇聯、日本和西歐外，自主研製成功中型託卡馬克核聚變研究裝置的國家。潘垣正是憑藉這項巨大貢獻，成功當選為中國工程院院士。
1983年10月，潘垣進入中國科學院等離子體物理研究所，任第二研究室主任同時先後兼任所學術委員會副主任及主任。他繼續從事核聚變研究，負責完成代號 HT- 6 M託卡馬克（其規模僅次於585所的HL-1）升級改造，實現了基於大型電容器組電源下的脈衝平頂波形和等離子體位形精準反饋控制，從而實現了一兆瓦離子迴旋共振加熱等離子體的指標。
1988年8月至1992年2月，潘垣先後應邀赴位於英國的歐洲聯合託卡馬克JET和美國德克薩斯大學（奧斯汀）聚變研究中心的TEXT-U託卡馬克從事聚變研究。
1998年10月，潘垣進入華中科技大學，任電氣與電子工程學院名譽院長兼國防科技委主任，繼續從事核聚變研究。
在科技部領導下，他作為我國核聚變專家組和專家委員會成員，參與論證併成功實現我國參加了當代最大的國際合作大科學工程——國際熱核實驗反應堆（ITER）計劃。隨後，充分藉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，經過改進與充實，重建於華中科技大學，並命名為J-TEXT，成為教育部磁約束聚變與等離子體國際合作聯合實驗室。
基於該裝置，潘垣帶領團隊針對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臺預實驗裝置之一（其他三臺為美國DⅢ-D裝置、歐盟JET裝置和韓國KSTAR裝置）。
針對聚變堆材料和氚處理技術，潘垣提出了基於兩級級聯磁壓縮原理的氘氘聚變中子源，進而可探索實現氘氘脈衝聚變能源的創新方案，已得到相關部門的支援。此外，潘垣還兼任我國“慣約”專項的專家委員會委員。
從無到有，建成國家脈衝強磁場科學中心
上世紀末，潘垣敏銳的注意到，自上世紀80年代發現高溫超導以來，歐、美相繼建設了脈衝強磁場實驗室。他隨即於2001年提出應儘快建設中國脈衝強磁場實驗裝置，得到學校領導支援後，立即組織隊伍，依託J-TEXT大型脈衝發電機組和由他開啟的脈衝功率技術，正式向國家申報“十一五”重大科技基礎設施計劃，並順利透過專家評審。2007年正式啟動建設，同時在他的推薦下，引進了首席專家李亮教授。2013年實驗室建成，2014年順利透過國家驗收。這是教育部部屬高校和湖北省首個國家重大科技基礎設施——武漢國家脈衝強磁場科學中心。
截至2021年8月，脈衝強磁場實驗裝置已累計開放執行超過6萬小時，為來自北京大學、清華大學、中科院物理所、美國哈佛大學、英國劍橋大學等103家國內外科研機構開展科學研究1389項，在高溫超導、拓撲半金屬、分子磁體、石墨烯等前沿研究領域取得豐碩成果，在Science、Nature子刊、PRL、JACS等高水平期刊發表SCI收錄論文1190篇，有效推動了我國基礎前沿學科的發展。
2019年。脈衝強磁場實驗裝置獲國家科技進步一等獎。2021年，脈衝強磁場最佳化提升專案（二期工程），經多輪專家評審，已獲批納入“十四五”國家重大科技基礎設施建設計劃。
潘垣在華中科技大學電氣與電子工程學院2014級第一次保研大會上（2017年）
以國家需求導向，不斷自主創新
潘垣早在中科院等離子體物理所工作時，就研製出針對大型發電機內部事故的氧化鋅非線性電阻快速滅磁保護技術，併成功實現了產業化推廣。近年，針對京、津、冀嚴重霧霾問題，他提出透過建設柔性直流電網，解決大規模風電併網問題，進而實現以電代煤，以電代油，電從華北風場來的技術方案，並上呈習總書記並中央，獲得了習總書記批示，經李克強總理和張高麗副總理批示部署，在國家能源局領導下，由國家電網公司負責，順利建成了張北柔性直流電網國家示範工程，從而為2022年冬奧會的舉辦，提供了優質環境保障。
同時，他還與上海思源電氣合作研製出世界首臺50萬伏機械型直流斷路器。他指導團隊研製出了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；發明了基於液電脈衝激波原理的油、氣增產新技術，以及帶電粒子“催化”人工降雨新技術，已在祁連山和六盤山實驗站得到初步驗證。
寧夏六盤山-單電極裝置
數十年來，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”。雖已88歲高齡，但他仍堅持在科研一線，以實際行動踐行習總書記的期望“鞠躬盡瘁，不懈奮鬥”！
文：採集工程專案辦公室/中國科協創新戰略研究院
參考文獻：
[1]《潘垣院士學術成長資料研究報告》，老科學家學術成長資料採集工程
[2]《潘垣院士學術成長資料長編》，老科學家學術成長資料採集工程
[3] 國家脈衝強磁場科學中心[OL]. 中心簡介
http://whmfc.hust.edu.cn/zxgk/zxjj.htm
[4]1984年9月21日 中國環流器一號建成啟動[OL]. 科普中國
http://www.xinhuanet.com/science/2017-09/21/c_136623812.htm
[5]夏靜. 新時代“夸父逐日” ！華中大潘垣院士團隊為“人造太陽”耕耘二十年[N]. 光明日報，2020.12.22.
[6]王歡、梁瀟. 追逐“人造太陽”的第一步[N]. 四川日報，2009.9.18.
[7]本文圖片來源於老科學家學術成長資料採集工程
