Controllable Nuclear Fusion Enters the Eve of Industrialization

“终极能源”商业化已不再是科幻设想，而是进入窗口期收窄、路径分化的产业化前夜。这场重塑未来能源格局的全球竞赛，正从实验室快步走向工程现场<br> 实现可控核聚变商业化，需要跨越从科学可行到工程可行，再到商业可行的历程。商业化面前，仍有材料、工程与生态“三座大山”<br> 核聚变商业化的攻坚之路，注定是一场耐力、实力与战略定力的综合较量<br> 文 |《瞭望》新闻周刊记者 吴慧珺 戴威<br> 聚变工业协会发布的《2025年全球聚变行业》报告显示，过去五年，全球聚变行业呈现爆发式增长，总投资额从2021年的19亿美元飙升至97亿美元，仅2024年就新增26亿美元。<br> 当美国公司承诺2028年供电，欧洲制定2040计划时，中国选择的是一条兼顾雄心与务实、统筹与活力的独特路径。随着紧凑型聚变能实验装置（BEST）稳步推进，高温超导材料迈向规模化量产，AI开始赋能等离子体控制，中国核聚变产业化，正构建起“技术突破—产业升级—资本重构”的完整叙事。<br> “聚变能技术正在从科学研究向工程实践和商业应用的目标加速迈进。”国家原子能机构主任单忠德表示。<br> “终极能源”商业化已不再是科幻设想，而是进入窗口期收窄、路径分化的产业化前夜。这场重塑未来能源格局的全球竞赛，正从实验室快步走向工程现场。<br> 全球竞逐：三条技术路线并行<br> 目前，实现可控核聚变主要有三种技术路线：磁约束核聚变、惯性约束核聚变和磁惯性约束核聚变。<br> 2025年10月，合肥未来大科学城BEST装置400吨重、18米直径的杜瓦底座成功落位安装，计划2027年底建成，力争在2030年实现全球首次聚变能发电演示，较国际热核聚变实验堆（ITER）的规划提前超十年；同月，大科学装置“夸父”CRAFT的核心部件偏滤器原型机通过验收。<br> 在地球另一端，美国Helion Energy公司的首座商用聚变电厂“猎户座”已破土动工；意大利埃尼集团与CFS公司签订价值超10亿美元的售电协议；英国Tokamak Energy完成新一轮融资并公布2034年建成试验工厂的时间表……<br> 2025年下半年，一系列密集的工程进展，勾勒出全球三条技术路线并行的竞争格局。根据国际原子能机构（IAEA）发布的《世界聚变能源展望2025》，全球近40个国家正推进聚变计划，处于运行、在建或规划中的聚变装置超过160座。这既是科学竞赛，更是未来能源主导权的战略博弈。<br> 磁约束聚变作为当前较为成熟的技术路线，在近两年迎来密集突破。位于法国的ITER项目在2025年保持“计划与执行100%匹配”的最佳绩效，为2028年前完成初始阶段目标奠定基础。其积累的知识正通过技术访问、文档共享等方式流向私营企业，为全球商业项目降低技术门槛。<br> 在中国，磁约束研究已从跟跑转向并跑，乃至部分领跑。全超导托卡马克“东方超环”（EAST）创造了1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行的世界纪录。据介绍，中国“人造太阳”包含超过200项自主创新的核心技术。这些装置，正加速从实验工具向产业枢纽转型。BEST装置和“夸父”设施的突破，更是直接为未来商用堆的关键系统研发提供工程验证。<br> 与此同时，新一代“人造太阳”“中国环流三号”实现原子核温度1.17亿摄氏度、电子温度1.6亿摄氏度的“双亿度”等离子体运行，挺进燃烧实验阶段。<br> 惯性约束与多元创新路径也在加速。美国国家点火装置（NIF）在2025年4月实现目标增益超过4的突破，向“净能量增益”迈进关键一步。民营企业异常活跃，美国Helion Energy与微软、CFS与谷歌相继签署购电协议，将商业承诺与工程目标深度绑定。这种“订单驱动研发”的模式，正在重塑聚变能源的商业化逻辑。<br> 在中国，民营资本正在成为技术多元化的重要推手。新奥集团的“玄龙-50U”球形环氢硼聚变装置在全球首次实现兆安级氢硼等离子体放电；能量奇点研发的“经天磁体”实现21.7特斯拉的峰值磁场强度；星环聚能正通过重复重联和高温超导技术，推动装置小型化和快速迭代。<br> 东北证券研报指出，可控核聚变产业正从实验验证阶段向商业示范堆迈进，预计21世纪中叶实现示范发电。磁约束因可持续运行能力强、成熟度高，被视为最可能率先实现商用的方式。这场能源领域的“登月竞赛”，已进入多路线竞速、工程化验证白热化的新阶段。 聚变堆主机关键系统综合研究设施“夸父”（CRAFT）八分之一真空室，偏滤器安装在真空室内部（2025年10月13日摄） 周牧摄/本刊<br> 中国路径：“三位一体”生态系统<br> 时间窗口收窄、挑战重重之下，中国正以新型举国体制统筹优势融合市场创新活力，探索聚变突围之路，力求在这场能源革命中实现从并跑到领跑的跨越。这条路径的核心，不只是攻克技术，更是构建持续创新、资源整合、快速迭代的“三位一体”生态系统。<br> 顶层设计与政策护航成为“压舱石”。2025年，“核聚变能”被明确纳入“十五五”规划建议前瞻布局未来产业的范畴，未来将成为新的经济增长点。《中华人民共和国原子能法》正式颁布，首次将聚变研究写入国家法律，从立法层面为其发展保驾护航。<br> “政策的大力支持，为产业提供了清晰的方向和稳定的长期预期。”单忠德说。未来需加强聚变能相关学科专业建设和人才培养，并通过ITER计划等国际大科学工程，促进科技创新人才、专业技能人才、工程管理人才互学互鉴、共育共用。<br> “国家队”与“民间队”双轮驱动，形成多元技术储备。2025年7月，中核集团牵头组建注册资本150亿元的中国聚变能源有限公司，主攻大科学实验与材料研制，扛起聚变商业化“链长”重任。公司总经理张立波给出明确的中国时间表：2027年开启聚变能燃烧实验，2030年左右具备工程实验堆研发设计能力，2035年左右建成中国首个工程实验堆，到2045年左右能建成我国首个商用示范堆。<br> 民营力量同步在多元技术路线上探索，打造差异化竞争优势。新奥集团聚焦氢硼聚变，该路线虽对等离子体温度要求更高，但具备无放射性中子、原料充足的特点，商业化前景更具优势。专家指出，商业资本入局不仅补充资金，更激活行业竞争活力。<br> 构建协同创新生态，攻克共性技术难题。中国正在构建“政—产—学—研—金”协同的创新联合体。在这一战略框架下，安徽省已率先成立聚变产业联合会，汇聚200余家企业、高校与研究机构，搭建产学研用协作平台，致力于优化全产业链布局、集聚创新要素，推动打造集原始创新、工程开发、产业应用与金融赋能于一体的聚变能源产业集群。与此同时，国家层面的重大创新联合体也在稳步推进，中核集团牵头成立的可控核聚变创新联合体成员已扩容至38家，并启动“聚变堆超导磁体产业化”等重点项目，吸引社会资本参与。<br> 资本端，长期“耐心资本”成为重要支撑。上海、合肥、成都等地国有资本主动布局，引导社会资本投入早期研发。“聚变领域产业化进程显著提速，20年内实现商业化概率较高。”中科创星创始合伙人米磊呼吁。设立国家级聚变专项基金，推动多元资本深度参与。通过此类系统性布局，中国正将雄厚的工程制造能力转化为聚变能源产业的整体竞争优势。<br> 这是一场追寻“终极能源”的世纪长征，虽仍需数十年努力，但2025年的密集突破已然昭示：我们告别了黑暗摸索，望见了隧道尽头的光亮。<br> 站在聚变能源产业化的“前夜”，最大的确定性在于，这场重塑人类能源基石的突破已不可逆转。中国能否凭借独特制度优势与产业韧性率先冲线，不仅关乎国家能源安全，更将深刻影响未来全球科技与产业格局。<br> 攻坚时刻：仍须越过“三座大山”<br> 实验室的科研突破引来科学家们振奋，而工程师们开始计算建造成本与供应链风险时，现实的挑战仍横亘于前。<br> 专家指出，实现可控核聚变商业化，需要跨越从科学可行到工程可行，再到商业可行的历程。商业化面前，仍有材料、工程与生态“三座大山”。<br> 一是基础科学与核心材料的根本性瓶颈。实现聚变能的商业运用，需经历原理探索、规模实验、燃烧实验、实验堆、示范堆、商用堆六个阶段。<br> 业内专家表示，中国核聚变眼下将进入“燃烧实验”阶段。即便达成能量增益（Q>1），离商用发电仍有不小差距，亟需将增益倍数提高几十倍，同时确保装置能稳定运行数十年。<br> 材料是一大挑战。专家介绍，第一壁材料需要承受上亿摄氏度的高温等离子体的热负荷与中子辐照，目前尚无完美解决方案。更为棘手的是，氚燃料自持循环技术。氚在自然界存量极少，必须通过在堆内增殖生产并实现循环利用，而这一技术尚未取得根本突破。<br> 二是极端苛刻的工程集成挑战。托卡马克装置是迄今为止人类建造的最复杂的能源机器之一，需要将超高真空、强磁场、波加热、精密控制等系统集成在一个有限空间内，并稳定运行数十年。超导磁体、偏滤器、包层等关键部件的性能与可靠性要求极高。<br> 一位相关领域专家说，“我国在聚变堆涉及复杂的核工程与核安全问题等此类工程技术上的积累较少。”欧美通过ITER等大型项目已形成成熟的工程规范和标准，而我国在聚变堆的远程维护、事故应急响应等领域仍需加强技术储备。<br> 业内人士介绍，以磁体为例，它是约束“火球”的“绳子”，成本将近整个装置的三分之一。高温超导磁体虽被视为变革性技术，但其核心材料——第二代高温超导带材的批量化制备技术与性能一致性，仍是当前最迫切要解决的难题。<br> 三是尚未成熟的产业生态与监管体系。聚变能商业化不仅是技术攻关，更是一场需要庞大产业生态支撑的系统工程。当前，产业链各环节之间缺乏紧密衔接，企业协同机制不足，影响了整体效率与创新能力。<br> 资金与人才两大缺口，仍制约商业化进程。全球聚变领域商业投资已超百亿美元，但对照聚变电站数千亿的预估建造成本，投入规模仍相去甚远。作为多学科高度交叉的前沿领域，聚变能行业的专业人才储备明显不足。全球层面针对聚变电站的监管框架尚未成型，安全标准、审批机制、运营资质等配套制度亟待完善。<br> 翻越“三座大山”，从无捷径可循。这既需要锚定基础研究持续深耕，攻克物理与材料领域的终极难题；也考验着国家尖端工程集成与高端制造的硬核实力；最终，更取决于能否构建资本、人才、政策与产业链深度协同的创新生态。核聚变商业化的攻坚之路，注定是一场耐力、实力与战略定力的综合较量。