2013年，80岁的潘垣获得了全国五一劳动奖章。他是磁约束核聚变与等离子体物理专家、强磁场与脉冲功率技术专家、高电压电器技术专家，我国磁约束核聚变和大型脉冲电源技术的主要开拓者。

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“要让我的祖国强盛起来”，他曾对媒体说。经历过民族苦难的潘垣，紧密关注世界学术发展，服务国家迫切需求，在追求理想的道路上不断前行。

逐日·核聚变

1958年，25岁的潘垣进入了原子能研究所，受钱三强、王承书等老一辈科学家的影响。在那里，潘垣先后主持了小型核聚变装置“小龙Ⅱ”“凌云”等的设计研制，并撰写了多篇论文。

1969年，由于单位调整，潘垣由原子能所调入位于四川乐山的585所。在这里，他完成了科研生涯中的第一个大科学工程——中国环流器一号。

潘垣调研发现，自1968年国际聚变大会报道了原苏联T-3托卡马克的突出实验结果后，美国等西方大国立即作出调整，转向托卡马克，并很快成为聚变研究的主流。

1970年，潘垣提出研究方向要紧跟国际前沿尽快调整。在585所党委领导下，经过两次“会战”，于1970年底，由潘垣作为主讲人向国防科工委副主任朱光亚做正式汇报。1972年国家计委正式批准下达，总投资6500万元，代号451工程（意即第4个5年计划第1号工程）。为此，585所专门成立了451研究室，潘垣任总体组副组长并兼任脉冲电源和控制系统分室主任。

环流器一号建造工程启动之初，参考材料极为缺乏，工程设计人员手里仅有介绍原苏联相关装置概况的4页文章。至于装置的每一个部件具体该怎样设计，则需要自己摸索琢磨。

为了解决设备来源的问题，潘垣与外部工厂合作，进行了大量的设备研发。其中最令他自豪的是其主持研发的两台交流脉冲发电机。潘垣与上海电机厂合作，完成了这两台发电机的制作，为中国核聚变领域的发展提供了强大的动力。这两台80兆瓦的脉冲发电机是当时中国发电机容量最大的两台发电机，至今仍在使用。

中国环流器一号的成功研制，为中国核聚变研究和发展提供了重要的实验平台，成为中国受控核聚变研究发展的一个里程碑，获得国家科学技术进步一等奖。正是凭借这项重大贡献，潘垣于1997年成功当选中国工程院院士。

潘垣院士（右一）与专家一起探讨核聚变科学技术问题（来源：华中科技大学）

环流一号研制成功后的二十多年中，核聚变的相关研究一直都是潘垣的核心工作。在中国科学院等离子体物理研究所，他完成了代号 HT-6M托卡马克（其规模仅次于585所的HL-1）升级改造，实现了基于大型电容器组电源下的脉冲平顶波形和等离子体位形精准反馈控制，从而实现了一兆瓦离子回旋共振加热等离子体的指标。

1988年8月至1992年2月，潘垣先后应邀赴位于英国的欧洲联合托卡马克JET和美国德克萨斯大学（奥斯汀）聚变研究中心的TEXT-U托卡马克从事聚变研究。潘垣带领团队充分借助中美磁约束聚变合作计划，成功将美国的TEXT-U主机与电源搬迁到我国，经过改进与充实，重建于华中科技大学，并命名为J-TEXT，成为教育部磁约束聚变与等离子体国际合作联合实验室。

2002年起，潘垣全程参与了我国ITER计划的立项论证工作。ITER计划，全称国际热核聚变实验堆计划，计划建造能产生大规模核聚变反应的超导托克马克装置，俗称“人造太阳”，是当时仅次于国际空间站的又一个国际大科学工程计划。

依托J-TEXT，潘垣带领团队针对ITER最突出的科技问题——等离子体大破裂，开展了十几年的理论与实验研究，取得的成果已被ITER顾问专家委员会选定为ITER的4台预实验装置之一（其他三台为美国DⅢ-D装置、欧盟JET装置和韩国KSTAR装置）。当前，潘垣和团队已成为ITER计划不可或缺的中国力量。

铸重器·脉冲强磁场

2008年4月开工建设的国家脉冲强磁场科学中心是潘垣科研生涯中的第二个大科学工程。上世纪末，潘垣敏锐的注意到，自上世纪80年代发现高温超导以来，欧、美相继建设了脉冲强磁场实验室。他随即于2001年提出应尽快建设中国脉冲强磁场实验装置，得到学校领导支持后，立即组织队伍，依托J-TEXT大型脉冲发电机组和由他开启的脉冲功率技术，正式向国家申报“十一五”重大科技基础设施计划，并顺利通过专家评审。

潘垣带领团队提出的双电容器耦合动态调控方案，解决了脉冲平顶磁场生成过程中的一些技术难题，使得我国在脉冲强磁场技术方面走在了世界前列。此外，这种方案还具有其他优势，如节能、环保、成本效益等。

截至2022年底，该设施已累计运行超过7万小时，为北京大学、清华大学、中科院物理研究所等119个国内外科研单位提供科学研究服务1677项，在Nature、Science、PRL等期刊发表论文1385篇，取得了包括发现第三种规律新型量子振荡等在内的一大批原创成果。

抢占风口·新能源

对待研究和国家需求，潘垣总有着独特的视角。多年来，他养成了做剪报习惯，并且积极参与政治生活和学习国家相关政策，努力使自己的所学与国家需求保持紧密联系。进入二十一世纪，他意识到我国能源结构存在问题，尤其是与他所学领域密切相关的电力能源，面临着资源短缺、需求增长迅速、结构不合理以及环境压力大等问题。他认为，能源问题涉及的领域广泛，既包括自然科学领域，也与社会科学和政策密切相关，必须从根本、全局和战略地统筹规划。

2002年，潘垣与王淀佐、张勇传、方秦汉四位院士共同提交了一份关于大规模开发太阳能热气流发电以改善我国能源结构和环境质量的建议，这对改善我国的能源结构，缓解我国的能源与环境的矛盾具有重大意义

华中科技大学直流断路器研究团队（来源：华中科技大学）

除太阳能热气流发电外，潘垣还关注到风能发电的节能和安全问题。风能发电的一个主要缺点是不稳定性，风力大小直接影响发电量。2014年，潘垣建议在华北和内蒙古地区采用VSC-HDVC技术汇集风电，实现风电柔性并网，解决风电入网稳定性问题。2017年，潘垣院士团队与上海思源电气组成联合攻关团队，成功研发出世界首台500千伏电压等级工程化应用的机械式直流断路器。2020年6月，该设备在“张北柔直工程”中成功投运，为北京冬奥会场馆实现100%绿电覆盖提供了有力的技术支持和保障。

“做科研永远只有进行时，没有完成时。一定不能忘记国家的需要就是科研工作者的目标。”数十年来，潘垣从未停止科研脚步，他始终瞄准国家需求和国际前沿课题，积极参与国际大科学工程，贡献“中国方案”。