从航空航天到核聚变的非凡旅程
George Tynan教授，一位在物理学与工程学领域拥有深厚造诣的学者，其职业生涯并非直线型发展，而是充满了引人深思的转折。他最初在航空航天工程领域获得学士学位，并在此行业的工作经验中萌生了对火箭推进技术的浓厚兴趣。由于大多数推进系统都涉及对高温电离物质——等离子体的操控，Tynan教授自然而然地将研究重心转向了等离子体物理学。在这一探索过程中，他敏锐地意识到等离子体不仅能驱动推进系统，更具备驱动核聚变反应的巨大潜能。
他曾感慨：“作为一种潜在的能源，核聚变具有真正变革性的意义，而我能够投身于一项对未来产生如此深远影响的工作，这对我来说极具吸引力。”正是这种将等离子体物理研究与聚变工程实践相结合，以期实现核聚变承诺的内在驱动力，至今仍在引领着Tynan教授的科研方向。如今，他以Norman C. Rasmussen兼职教授的身份，在麻省理工学院核科学与工程系（NSE）以及等离子体科学与聚变中心（PSFC）继续他的前沿探索。
童年启蒙与等离子体物理的早期触碰
Tynan教授对科学与工程的热情可追溯至童年时期。他的电气工程师父亲受雇于美国太空计划，这使得全家搬迁至佛罗里达州的卡纳维拉尔角。他回忆道：“那是在20世纪60年代，我们正将‘土星五号’送往月球，我得以在海滩上目睹每一次火箭发射。”那段经历极具启发性，让Tynan教授对流体的流动方式产生了浓厚的兴趣。
他笑着说：“我常常将手伸出车窗外，假装那是一架飞机机翼，随着迎面而来的风流调整角度，感受作用在手上的力如何变化。”这份孩提时代的好奇心最终引导他获得了加州州立理工大学波莫纳分校的航空航天工程学士学位。在私营部门工作一段时间后，Tynan教授在一次职业转型中发现自己对等离子体在推进系统中的应用产生了浓厚兴趣。随后，他进入加州大学洛杉矶分校攻读研究生，正是在这里，他认识到等离子体也能支撑核聚变反应，从而彻底改变了他的研究方向。
尽管当时气候变化尚未像今天这样引起公众的广泛关注，但Tynan教授已然意识到：“我知道石油和天然气并非取之不尽用之不竭，总有一天，我们不得不大规模采用基于核能的能源。”促使他投身于核聚变领域的，还有这份将聚变变为现实所需的长期而艰巨的努力，这对他来说同样充满了吸引力。
博士研究：揭示等离子体湍流的奥秘
为了从核聚变中获取能量，准确测量“能量约束时间”至关重要，它衡量的是当所有热源关闭后，热燃料冷却所需的时间。当Tynan教授开始攻读研究生时，这一指标仍停留在经验性猜测阶段。因此，他决定将研究重点放在可观测约束时间背后的物理学原理上，力求从根本上理解这一关键参数。
正是在这项博士研究中，Tynan教授得以深入探讨等离子体湍流行为与传统流体湍流行为的根本差异。通常情况下，当普通流体被日益剧烈地搅动时，其运动最终会变得混沌或湍流。然而，等离子体却能以一种令人惊讶的方式运行：当受到足够强烈的加热时，受约束的等离子体会在其边界处自发地抑制湍流输运。这种独特的行为对理解和控制聚变反应至关重要，因为它直接影响能量的有效束缚。
德国的一项实验曾意外地发现了这种等离子体行为。尽管随后在其他实验装置上的工作证实了这一惊人的发现，但所有早期的实验都缺乏详细测量湍流的能力，这限制了对其机理的深入理解。Brian LaBombard（现任PSFC高级研究科学家）当时是加州大学洛杉矶分校的博士后，在他的指导下，Tynan教授开发了一套朗缪尔探针。这是一种相对简单的等离子体湍流诊断工具，用于进一步研究这种非寻常现象。这项工作构成了他博士论文的基础。Tynan教授坦言：“我恰好在正确的时间出现在了正确的地点，因此能够比当时其他任何人更详细地研究这种湍流猝灭现象。”作为一名博士生和后来的博士后，Tynan教授深入研究了这一现象，频繁往返于德国、普林斯顿大学等离子体物理实验室以及加州大学洛杉矶分校的研究机构之间，积累了宝贵的第一手经验和数据。
UCSD的职业发展与聚变工程的深度融合
完成博士学业和博士后工作后，Tynan教授在一家初创公司工作了几年。此后，他了解到加州大学圣地亚哥分校（UCSD）工程学院正在组建一个新的聚变研究团队。当他们向他发出邀请时，Tynan教授欣然加入了教职，并建立了一个专注于聚变系统中的等离子体湍流和等离子体-材料相互作用的研究项目。他的研究涵盖了从基础物理到工程应用的广泛范畴，致力于解决实际聚变装置所面临的挑战。最终，他晋升为工程学院副院长，随后又担任机械与航空航天工程系主任，在这些岗位上服务了近十年，对学科发展做出了重要贡献。
2023年，Tynan教授在麻省理工学院进行学术休假期间，与核科学与工程系的多位教职人员，包括Dennis Whyte、Zach Hartwig和Michael Short，进行了深入交流。这些对话让他对私营部门在将聚变变为现实过程中所面临的挑战感到兴奋，也看到了在麻省理工学院解决重要问题、与他在加州大学圣地亚哥分校的工作形成互补的巨大机会。这种跨机构、跨领域的思想碰撞，进一步激发了他投身于前沿聚变研究的决心。
重返MIT：攻克聚变核心工程难题
如今，Tynan教授在麻省理工学院核科学与工程系（NSE）充满了干劲，他正积极应对他所称的“聚变等离子体的重大物理和工程挑战”。这些挑战包括如何有效地清除燃烧等离子体产生的热量和废气，以防止它们损坏聚变装置的壁面，以及如何避免等离子体被氦灰“窒息”——这是聚变反应的副产品，若不及时清除会污染燃料并降低反应效率。这些都是决定聚变反应堆能否长期稳定运行的关键工程障碍，解决它们需要物理学和工程学的高度集成。
同时，他还希望能探索出可靠的工程解决方案，以实现实用的聚变能源。其中一个核心关注点是开发用于聚变装置的更优异材料，这些材料需具备更长的使用寿命，并能最大程度地减少放射性废物的产生。目前的材料在面对极端高温、高能粒子轰击以及中子辐射时，其性能和寿命都受到严峻考验。Tynan教授的目标是找到或开发出能在这些恶劣环境下保持结构完整性、低活化且易于处理的新型材料，这对于降低聚变能的运行成本和环境影响至关重要。
Tynan教授表示：“十到十五年前，我曾有些悲观，认为在我有生之年可能无法看到聚变的商业化利用。”但这种看法已经彻底改变。他亲眼见证了麻省理工学院与Commonwealth Fusion Systems (CFS) 及其他私营企业之间的紧密合作，这些合作旨在加速聚变能源在现实世界中的部署进程，将其从实验室推向电网。这种产学研结合的模式，极大增强了他对聚变未来的信心。
2021年，麻省理工学院的PSFC与CFS在实现商业化无碳发电方面迈出了重要一步。他们成功设计并制造出世界上最强的聚变磁体——一种高温超导磁体。这一里程碑式的突破尤为令人振奋，因为它让实现聚变能源梦想的感觉变得前所未有的近。Tynan教授认为，身处麻省理工学院“似乎是深入了解聚变能源开发工作进展的最快途径。”此外，他补充道：“在麻省理工学院学术休假期间，我亲眼看到研究人员和学生如何迅速地抓住一个新想法并将其付诸实践，这深深吸引了我。”这种创新氛围和高效执行力，无疑是推动聚变研究加速前进的重要力量。
融合物理与工程的独到专长
Tynan教授将其独特的专业知识组合带到了聚变研究的前沿。除了在等离子体物理学方面拥有广泛经验，他还投入了大量时间钻研材料等硬核工程问题。这种物理与工程深度融合的视野，使他能够全面审视聚变能的复杂性。他强调：“关键在于将整个系统整合为一个可行且可行的体系。”这意味着，单一学科的突破不足以解决聚变面临的所有挑战，只有通过多学科的紧密协作，才能最终实现聚变能源的商业化梦想。Tynan教授的这种综合性思维和跨学科实践，正是推动下一代聚变反应堆走向成功的关键所在。
