▲2023年11月23日在國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER)建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)拍攝的安裝中的托卡馬克裝置。圖/新華社
可控核聚變“國(guó)家隊(duì)”來(lái)了！
2025年7月22日，中國(guó)聚變能源有限公司在上海正式掛牌成立，公司將獲得包括中核集團(tuán)、中國(guó)核電、中國(guó)石油集團(tuán)昆侖資本等多家機(jī)構(gòu)共同投資的約114.92億元資金支持。
中國(guó)聚變能源公司的成立意味著中國(guó)政府對(duì)可控核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展的進(jìn)一步支持和關(guān)注。可控核聚變產(chǎn)業(yè)被稱為“人類終極能源”，可控核聚變?cè)谀茉崔D(zhuǎn)型發(fā)展方面潛力巨大，而其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵在規(guī)?；?。這個(gè)肯定需要進(jìn)一步技術(shù)進(jìn)步降低成本，也需要選擇合適的商業(yè)模式。
核聚變，是兩個(gè)輕核在超高溫和高壓條件下結(jié)合形成一個(gè)重核，并釋放出大量能量的過程。與核裂變相比，核聚變具有能量密度大、原料資源豐富、低放射性污染、安全性好等優(yōu)勢(shì)。
可控核聚變是指通過人為技術(shù)手段，在特定裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)核聚變反應(yīng)的發(fā)生和能量輸出的持續(xù)控制，從而安全、穩(wěn)定地獲取能量的過程。其核心目標(biāo)是模擬太陽(yáng)的聚變機(jī)制，但以受控方式釋放能量。
可控核聚變的原料如氘、氚或氦-3等，來(lái)源廣泛。海洋中有豐富的氘、氚等資源，聚變產(chǎn)物則為氦等低污染物，因此可控核聚變?nèi)绻軌虺墒鞈?yīng)用，其可以為人類提供近乎無(wú)限的清潔能源。
中國(guó)已經(jīng)處于技術(shù)領(lǐng)先地位
全球主要國(guó)家目前都已開始積極推動(dòng)可控核聚變商業(yè)化發(fā)展。2024年全球的核聚變投資達(dá)71億美元，較上年增長(zhǎng)14.5%。
目前世界各國(guó)在核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展上各有特色，美國(guó)憑借Helion、TAE Technologies等企業(yè)，在私營(yíng)領(lǐng)域占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)通過法案推動(dòng)原型堆開發(fā)；中國(guó)以中核集團(tuán)、新奧集團(tuán)為代表，形成“國(guó)家隊(duì)+民營(yíng)企業(yè)”雙輪驅(qū)動(dòng)模式，在氫硼聚變、高溫超導(dǎo)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)領(lǐng)跑；歐盟通過ITER（國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆）保持技術(shù)影響力，日本LINEA innovations（一家專注于 核聚變技術(shù)研發(fā) 的日本企業(yè) ）、韓國(guó)聚變能研究所（KFE）等正在加速技術(shù)追趕。
中國(guó)可控核聚變技術(shù)發(fā)展也經(jīng)歷了多個(gè)重要階段。1956年核聚變研究被列入《十二年科技規(guī)劃》，標(biāo)志著中國(guó)對(duì)可控核聚變技術(shù)探索的開始；到1984年，中國(guó)環(huán)流器一號(hào)研制成功，是中國(guó)首座托卡馬克裝置（一種利用磁約束來(lái)實(shí)現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形容器）；2003年，中國(guó)加入ITER，開啟全球技術(shù)協(xié)作；2006年，全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST，又稱“東方超環(huán)”）首次成功放電，標(biāo)志中國(guó)已經(jīng)處于全球核聚變技術(shù)領(lǐng)先地位。
近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)可控核聚變工程建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)的背景下，2020—2022年我國(guó)可控核聚變招投標(biāo)規(guī)模保持7億—10億元，2024年招投標(biāo)規(guī)模上漲至29.28億元。當(dāng)前，國(guó)務(wù)院國(guó)資委已將核聚變納入“未來(lái)產(chǎn)業(yè)十大工程”，2030年前計(jì)劃投入超3000億元。中國(guó)的核聚變產(chǎn)業(yè)正在由技術(shù)研發(fā)探索向產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化邁進(jìn)。
可控核聚變產(chǎn)業(yè)化面臨的挑戰(zhàn)
當(dāng)然，這一過程不可能一帆風(fēng)順。
技術(shù)方面，等離子控制、裝置材料更新、能量轉(zhuǎn)換效率提高等是當(dāng)前可控核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的主要技術(shù)難題。
產(chǎn)業(yè)鏈方面，上游超導(dǎo)磁體（占托卡馬克成本50%）、特種鋼材、氘氚燃料等材料需求旺盛，國(guó)內(nèi)企業(yè)如西部超導(dǎo)、上海超導(dǎo)已實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主化，燃料開采產(chǎn)業(yè)目前產(chǎn)能仍然較低；中游磁體系統(tǒng)、真空室、偏濾器等核心設(shè)備制造門檻高，安泰科技、國(guó)光電氣等企業(yè)通過參與ITER項(xiàng)目正在積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)；下游當(dāng)前仍處于探索階段，找到穩(wěn)定可行的下游發(fā)展方向?qū)⒂兄诤司圩儺a(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
所以，可控核聚變產(chǎn)業(yè)的發(fā)展當(dāng)前仍然面臨著不少挑戰(zhàn)，然而這些問題究其根本是規(guī)?；?。目前制約可控核聚變技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用的主要原因是成本過高，項(xiàng)目建設(shè)需要巨大投資和維護(hù)成本，且缺少成熟有效的商業(yè)模式和產(chǎn)業(yè)鏈支持。
降低整體成本是關(guān)鍵
未來(lái)可控核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵就在于從技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)、商業(yè)模式探索等多個(gè)角度共同努力，降低可控核聚變項(xiàng)目的整體成本。
對(duì)中國(guó)而言，本次成立中國(guó)聚變能源公司再次說明了政府在發(fā)展可控核聚變產(chǎn)業(yè)方面的決心，未來(lái)或許可以從以下幾點(diǎn)發(fā)力。
首先需繼續(xù)推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，增加研發(fā)投入，注意將通過技術(shù)進(jìn)步和商業(yè)化“降低成本”作為主要的研發(fā)方向。作為一項(xiàng)有巨大潛力的清潔能源技術(shù)，可控核聚變的最終目標(biāo)是為電力系統(tǒng)提供大量可靠清潔的電力能源，因此降低成本是首要發(fā)展方向，應(yīng)當(dāng)盡快將可控核聚變從實(shí)驗(yàn)室推向商業(yè)化應(yīng)用。
其次是加強(qiáng)國(guó)際合作，同步推進(jìn)上下游各環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)。目前世界各主要國(guó)家在核聚變產(chǎn)業(yè)方面各有優(yōu)勢(shì)，可控核聚變是能夠?yàn)槿祟惤鉀Q能源問題的重要技術(shù)，各國(guó)應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加強(qiáng)合作，在產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)互相配合，盡快形成成熟穩(wěn)定的全球可控核聚變產(chǎn)業(yè)鏈。
再就是要注重商業(yè)模式探索，嘗試通過市場(chǎng)化手段尋找商業(yè)模式。雖然目前核聚變產(chǎn)業(yè)仍處于初期探索階段，但應(yīng)當(dāng)重視其商業(yè)模式開發(fā)，通過合理有效的市場(chǎng)手段及政策支持，來(lái)降低核聚變應(yīng)用成本，為核聚變產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展提供動(dòng)力。
當(dāng)然，還要繼續(xù)發(fā)揮政策引導(dǎo)作用，以國(guó)企帶動(dòng)民企，凝聚全社會(huì)力量。中國(guó)的國(guó)企具有對(duì)國(guó)家政策的強(qiáng)大執(zhí)行力，應(yīng)持續(xù)推出可控核聚變產(chǎn)業(yè)的相關(guān)扶持政策，推動(dòng)國(guó)企開展該領(lǐng)域的相關(guān)項(xiàng)目，同時(shí)吸引全社會(huì)的資本與研發(fā)力量等共同助力這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
撰稿 / 林伯強(qiáng)（廈門大學(xué)管理學(xué)院講席教授，中國(guó)能源政策研究院院長(zhǎng)）
編輯 / 遲道華 徐秋穎
校對(duì) / 王心
本文鏈接：http://jphkf.cn/news-6-3088-0.html“國(guó)家隊(duì)”入場(chǎng)核聚變，新一輪能源革命要來(lái)了？ | 新京報(bào)專欄
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