可控核聚变：从“人造太阳”到清洁能源革命的未来展望

能源作为人类文明生存与进步的“血脉”，其重要性不言而喻。从远古农耕时期仰仗的人力与畜力，到工业时代催动蒸汽机的煤炭、以及为城市注入活力的石油与天然气，每一次能源形态的革新，都直接引发了生产力的跨越与社会结构的重塑。

然而，随着全球发展与文明演进，对能源的需求日益剧增。当前人类所依赖的能源体系正遭遇严峻考验：太阳能、风能等可再生能源受制于昼夜交替与天气变化，存在间歇性不足；传统核裂变能源则面临核废料处理的长久难题。为了追寻更清洁、持久且高效的能源解决方案，核聚变技术逐渐成为全球科研界的焦点。

经过数十年探索，核聚变研究究竟进展如何？面临哪些瓶颈？距离实际应用还有多遥远？《IT时报》记者在近期举办的2025年浦江创新论坛“未来能源：可控核聚变”专题论坛上，试图揭开这些问题的答案。

人造太阳，正在照进现实

可控核聚变被誉为“人造太阳”，被视为能源领域的“终极梦想”。它模拟太阳发光发热的机制，主要以海水中丰富的氘和氚为燃料，在极端高温高压环境下，掌控核聚变反应的速率与规模，使轻原子核融合成较重原子核，从而释放出巨大能量。此外，聚变反应的产物是无放射性的惰性气体氦，几乎不产生环境污染。

核工业西南物理研究院聚变科学所副总工程师冯开明早前发布的研究论文中提供了一组数据：太阳每秒将6.57亿吨氢转化为氦，损失的质量转变成庞大的太阳能，成为维持太阳系内所有活动的能量来源。氘－氚聚变反应会释放巨大能量，一升海水含有30毫克氘，通过聚变反应可释放相当于300多升汽油燃烧的能量，而反应产物没有放射性。换言之，1升海水产生的能量可比拟300升汽油。

“核聚变能源具备安全、燃料储量丰富、能量效率高等优势。”ITER国际组织副干事罗德隆指出，核聚变的安全性极高，一旦发生意外，聚变反应会立即停止，且不会出现类似裂变反应的长期余热与大规模放射性泄漏风险，其产物半衰期远短于裂变废料。

显而易见，“人造太阳”正逐步从愿景迈向现实。

“实现可控核聚变的技术路径主要有三种，包括磁约束、惯性约束和磁惯性约束。”今年7月22日成立的中国聚变能源有限公司（简称中国聚变公司），作为中核集团的二级单位并代管核工业西南物理研究院，被媒体称为核聚变“国家队”。总经理张立波在现场介绍，磁约束技术的主流装置是一种名为“托卡马克”的环形容器，而惯性约束技术的核心是激光驱动器。

业界共识认为，磁约束技术是核聚变研究中最接近成功的方案。中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所的“东方超环”EAST和中核工业西南物理研究院的环流器二号HL-2M是典型代表。以2006年建成的“东方超环”为例，它是我国自主研发的国际首个全超导装置，2021年5月成功在1.2亿摄氏度下持续运行了101秒。

中国聚变公司也采用磁约束技术，其装置是使用高温超导材料的紧凑型磁约束聚变装置。以往，托卡马克装置采用低温超导材料，导致聚变堆体积庞大。相比之下，高温超导材料具有高临界温度、高临界磁场和高载流能力等优点，可将聚变堆体积缩小至传统聚变堆的几十分之一，从而大幅加速聚变能源的商业化进程。

前景广阔，挑战重重

在全球能源转型与“双碳”目标的推动下，中国科学家们展开了一场现实版的“夸父逐日”，托卡马克的环形磁场与惯性约束的激光束流交织，促使聚变技术实现从跟随到并行的质变。

技术复杂性、国际合作中的资金问题……核聚变原理极为深奥，仅达到高温并不足以实现核聚变实际应用，行业仍面临诸多挑战。因此，从业者常自嘲，核聚变的实现永远“还要50年”。

“目前聚变研发主要面临三大核心难题：一是燃烧等离子体的稳态自持运行，二是材料在高热与高能中子环境下的性能维持，三是氚的循环与自持。”复旦大学核科学与技术系教授许敏在作主旨演讲时如此表示。

张立波也现场阐述了中国聚变公司遇到的挑战，一方面是由燃烧等离子体稳态自持运行、耐高能中子轰击和高热负荷材料，以及氚增殖与自持循环带来的技术难题；另一方面是强场高温超导磁体、等离子体运行与控制、热量传导所形成的工程难题。

聚变能源十年可期？

令人欣慰的是，一批中国商业核聚变企业正在崛起，走向核聚变行业的“前台”。

据界面早前报道，目前我国主要的商业核聚变公司包括陕西星环聚能科技有限公司、上海能量奇点能源科技有限公司、安徽聚变新能有限公司、成都瀚海聚能科技有限公司和新奥集团等。这些公司正通过装置建设突破和融资信息进入公众视野。

“聚变发展停滞的根本原因，并非技术瓶颈，而是社会需求的缺失。”清华大学长聘副教授、星环聚能创始人兼首席科学家谭熠在论坛现场作《聚变能：从“永远五十年”到十年可期》演讲时对比了一组数据，发现聚变投资与油价波动高度相关。在石油危机频发的20世纪70～80年代，聚变研发迎来高潮；而90年代后油价走低，聚变投入也随之降温。

谭熠认为，从20世纪50年代至2000年，聚变能的能量守恒、氚自持等关键指标的增长速度甚至超越摩尔定律，理论上本应在千禧年前后实现商用。然而，随着TFTR、JET等国际大科学装置的陆续关闭，聚变研发进入“平台期”，社会投入锐减，导致“聚变永远还要50年”成为公众固有印象。

“如今，这一局面正发生根本转变。2020年以来，尽管油价未大幅上涨，全球聚变投资却逆势飙升。社会对绿色能源的迫切需求是推动聚变研发加速的核心动力。”谭熠进一步介绍，当前不仅国际大科学项目如ITER持续推进，更有众多创新企业通过不同技术路径积极探索商业化落地。一批高性能托卡马克装置如HL-3 DT、BEST、SPARC、和龙-2、星环一号等将于2027–2030年间密集建成运行，标志着聚变能源正式迈入高速迭代与工程验证的新阶段。

“所有孩子都是在肌肉未强、平衡未稳时就开始学走路。聚变也一样，我们要在迭代中解决问题，在建设中积累经验。”谭熠以“孩童学步”作比喻，呼吁聚变人应勇敢迈出实践步伐。他坚信，通过快速迭代，十年内实现聚变能源的示范应用将成为可能。正如托卡马克之父列夫·阿齐莫维奇曾言，当整个社会都需要的时候，聚变就会实现。

公开信息显示，目前星环聚能正致力于通过球形托卡马克重复重联聚变路线，加速聚变能源的商业化进程。此外，据媒体报道，中国聚变公司将按照试验堆—示范堆—商用堆的核能发展一般规律，瞄准2050年聚变能源商用目标，在上海、成都两地联动研发。