簡介
聚龍一號根據鑑定方的結論，聚龍一號建設項目提出了有特色的超高功率多路匯流裝置總體設計方案，突破了多路太瓦量級電脈衝的納秒級精確時間控制、超高功率脈衝的產生和傳輸與匯聚等關鍵技術，自主研製成功國內首台多路並聯超高功率脈衝裝置，在負載上實現了峰值近千萬安培、前沿約千萬分之一秒的電流輸出，技術指標達到國際同類裝置先進水平。
研製歷程
背景
為適應新時期核武器研究的需要，必須擁有具備足夠驅動能力的綜合實驗平台，以此為基礎加強精密物理實驗設計、高精度多物理量診斷測試、數值模擬及理論分析等方面的能力。經過精心論證，20世紀末，四川綿陽中國工程物理研究院（以下簡稱中物院）啟動了大型多路超高功率脈衝裝置的相關研究工作，並對已有平台進行技術改造，開始了原理探索及關鍵技術研究。在此基礎上，20世紀初，中物院向國家提出了適合中國國情的研究發展計畫建議，其中最關鍵的第一步，就是研製Z箍縮初級試驗平台——聚龍一號並開展相應的物理實驗研究。
項目論證
2004年，國家批覆中物院正式啟動相關工作，裝置的技術指標確定為輸出電流八百萬至一千萬安培，電流脈衝上升時間小於千萬分之一秒，功率超過20萬億瓦。這樣的裝置系統極為複雜，技術難度和風險非常高，國內的技術基礎十分薄弱，材料、設計、加工等各方面都面臨極大的挑戰。
自2001年起，任務承擔單位流體物理研究所開展了周密的立項論證工作。流體物理研究所集中科研精英成立論證報告編寫組和預研攻關小組，對技術路線和關鍵技術進行充分的調研和分析論證，隨後開展了場畸變開關、雷射觸發多級開關、馬克斯發生器模組研製等大量預研工作，開展了上百次的論證研究，探索突破關鍵技術的途徑，最終取得了雷射同步觸發系統、場畸變氣體開關、磁絕緣傳輸線，以及測試診斷系統研製的重大突破，為裝置立項打下堅實的基礎。
總體方案
聚龍一號研究者：鄧建軍（中）、謝衛平（右）、豐樹平（左）當時，美國Z裝置是採用一台能量很大的雷射器，分為36路雷射去觸發36個開關。如果直接借鑑美國的經驗，技術風險會降低很多，但是該方案對雷射器能量要求高、光路極其複雜、穩定性不高。
2005年，項目負責人鄧建軍研究員、脈衝功率研究室主任謝衛平研究員帶領團隊結合裝置研製特點，原創性地提出了採用12台雷射器、每台雷射器觸發兩個開關的技術路線，這樣既能保證開關觸發的同步性，觸發光路也極為簡化，原理上具有非常優越的性能；同時具備維護和運行效率高的特點。
由於國際上毫無先例，當時方案甫一提出，受到了國內部分相關專家的質疑。面對諸多質疑，鄧建軍率領項目組在開展了大量關鍵技術攻關的基礎上，進一步對方案和驗證性樣機相關實驗數據進行了充分的分析和細緻論證，證實了該方案可行性，並最終取得了成功。在隨後2006年的首屆亞歐脈衝功率會議上，聚龍一號項目團隊交流了雷射開關的技術方案，引起了美方的高度重視。
2007年，美國聖地亞實驗室Z裝置升級完成，其雷射開關的觸發方案也改為由36台小雷射器觸發，再次證明了這一方案的先進性。總體技術方案既定，標誌著聚龍一號裝置研製的大幕正式拉開。
裝機成功
2012年3月，聚龍一號裝置整機安裝工作全部結束。
2013年6月，由國內加速器、脈衝功率技術和電漿物理專家組成的測試組，對聚龍一號裝置相關技術指標進行現場測試。測試結果表明，在驅動箔套筒負載條件下，裝置輸出了近千萬安培峰值電流；在鎢絲陣Z箍縮負載條件下，裝置輸出了九百萬安培峰值電流，X射線輻射產額達590千焦耳，X射線峰值輻射功率達到47萬億瓦。裝置輸出電流的水平處於國際同類裝置的先進水平。
2013年10月10日，聚龍一號順利通過了國家級鑑定。這一項目的建設，為該技術領域新概念和長遠發展方向探索奠定了重要基礎，成為我國高功率脈衝技術發展的又一個里程碑。
實驗成果
王勐（右一）和科研人員在檢測設備在所開展的七百萬至九百萬安培電流驅動水平下的絲陣電漿內爆物理實驗中，科研人員在國內首次獲得了功率大於50萬億瓦、能量大於500千焦的X光輻射，以及清晰的絲陣內爆圖像。在五百萬至七百萬安培長脈衝電流驅動下的磁驅動準等熵壓縮物理實驗研究中，超高速飛片發射達到的峰值速度約每秒11.5公里，獲得了達到120萬大氣壓的峰值磁壓力，這是目前國內脈衝功率技術領域所能獲取準等熵壓力的最高值。此外還開展了多路超高功率脈衝裝置分時放電技術、高功率密度能量傳輸與匯聚等高功率脈衝技術的實驗研究。
截至2014年6月，經過總計120餘次實驗的歷練，不僅充分證明了聚龍一號裝置能夠產生瞬間功率高達數十萬億瓦、溫度數百萬度的X射線輻射，也可以產生高達數百萬大氣壓的載入壓力，同時利用該裝置取得了一批達到國際先進水平的Z箍縮物理實驗結果。
2014年6月，在美國華盛頓舉行的第41屆國際電漿科學會議暨第20屆國際高功率離子束學術會議上，鄧建軍受大會組委會邀請，作了題為“OverviewofpulsedpowerresearchesatCAEP（中物院脈衝功率技術研究概述）”的全體大會特邀報告。報告對中物院在脈衝功率科學領域的發展進行了闡述，對取得的成果和進展進行了交流，引起了國際上的極大關注和高度讚譽，美、俄、法等國的參會專家紛紛表達了想與我國合作開展研究的意願。
總體結構
聚龍一號科學實驗裝置直徑約33米、高度近7米。它由儲能系統、脈衝形成與傳輸系統、電流匯聚系統、物理負載系統和輔助系統等組成，包含了1440台脈衝電容器、720個場畸變開關、24台雷射觸發氣體開關、12台高性能雷射器。
關鍵技術
聚龍一號裝置龐大繁雜而又極為精密，各個部分環環相扣、絲絲相關，需攻克的單元技術難關高達數十項之多，其中有多項技術是世界級難題。聚龍一號的科研中，6項獨創性技術達到了國際先進水平；獲得了多項部委級科技進步獎，50餘篇論文在國內外發表。
雷射觸發多級多通道開關
安裝於聚龍一號裝置靶區的單層鎢絲陣負載左1~3：單層鎢絲陣電漿三個內爆時刻的X射線分幅圖像；右1：典型鎢絲陣載入負載電流（黑）和X射線功率波形（紅）面對這一難題，李洪濤帶領的攻關小組在物理機理研究、實驗設計研究、系統檢驗三個階段，通過反覆實驗和數值模擬計算，探究著其中極細微、深入的物理規律，獲取了大量基礎物理數據。
在開關間隙電壓的勻場設計方面，他們開展了大量的文獻調研和現場考察，汲取他人的研究精華；在綜合考慮裝置特點的基礎上，獨創性地提出了鉗位環技術，針對這一技術方案開展了多次計算和模擬實驗以驗證其有效性。這一方案在後續的實驗中被證實具有突出的優越性。
李洪濤等人在國內首次研製成功觸發時間誤差小於五億分之一秒的5百萬伏低抖動雷射觸發多級多通道開關，開關的擊穿時延分散性與一致性等技術指標達到世界先進水平。在2006年由流體物理研究所發起並主辦的首屆亞歐脈衝功率會議上，俄羅斯科學院院士斯米爾諾夫和美國聖地亞實驗室雷射開關負責人對該開關給予了高度評價，並主動找到鄧建軍表達了開展合作研究的願望。
磁絕緣傳輸線
磁絕緣傳輸線可稱為裝置的“命脈”。沿磁絕緣傳輸線的傳輸方向，電磁場強度及功率密度急劇升高，對其物理參數設定、部件材料選型、結構設計及加工製造提出了極高的要求。而像這種參數等級的磁絕緣技術在國外套用僅十來年的歷史，在國內更無先例。因此，磁絕緣傳輸線從設計、製造、安裝到測試都面臨巨大的困難和挑戰。
在設計過程中，宋盛義攻關小組結合裝置磁絕緣傳輸線的具體要求，有針對性地開展物理設計、實驗驗證等深入細緻的工作，從公式推導、程式編制、參數最佳化，到模擬結果驗證，環環相扣、步步深入，成功完成磁絕緣傳輸線電路模擬計算模型的自主研發，為參數設計奠定了基礎。
在參考國外先進經驗的同時，他們針對裝置磁絕緣傳輸線的多層圓盤錐大型腔體結構，在國際同類裝置中首次採用了大錐角、高阻抗等新的設計思路，成功解決了靶區物理測試困難的問題。
磁絕緣傳輸線的安裝與測試是技術含量頗高的大工程，涉及上百個組裝件，材料、形狀、重量及安裝要求千差萬別，單件重量大到噸級、小到公斤級，有的幾米尺寸的大型件組裝配合精度甚至要求達到0.2毫米，從吊裝設備到配合工裝均有特殊要求。安裝人員發揮聰明才智，對吊裝設計、裝配流程、配合工藝等每個步驟、每道工序控制十分嚴格。精確的物理設計、周到的工藝設計和完備的預案，使得磁絕緣傳輸線一次安裝成功，首次通電即獲得了理想的工作狀態，這對我國的超高功率密度能量傳輸系統的設計，具有標誌性的意義。
意義
聚龍一號是在中國核武器研究進程中具有標誌性意義的科學實驗裝置，它的研製成功使中國成為世界上極少數獨立掌握數十萬億瓦級超高功率脈衝加速器設計和建造技術的國家，是中國高功率脈衝技術發展的又一個里程碑。
聚龍一號項目的成功，是中國在新的歷史時期，核武器科學技術研究實驗設施的重大進展，將對核武器物理研究產生重要的影響。同時也將為聚變能源科學、材料科學等前沿科技的發展創造有利的條件。
項目研究過程中的重重難關造就了一支素質良好、善於協同攻關、能打硬仗的隊伍，在科研管理、裝置設計、物理實驗技術、理論和數值模擬、負載及靶的製備技術以及診斷技術等方面積累了雄厚的底蘊。
