
当前可控核聚变具有能源供应丰富、环境友好和安全性高等显著优势,一旦实现商业化,将对全球能源格局产生革命性影响,重塑能源结构,改变地缘政治格局,促进经济可持续发展。
一、全球可控核聚变行业现状
根据北京研精毕智信息咨询发布的调研报告指出,目前,全球可控核聚变研究在国际合作与各国自主研发的双重推动下,取得了显著进展。国际热核聚变实验堆(ITER)计划是全球可控核聚变领域规模最大、影响最深远的国际合作项目。该计划于 1985 年提出,旨在建设一个能产生大规模核聚变反应的实验堆,验证核聚变能源的可行性。ITER 装置采用托卡马克技术路线,其目标是实现 500 兆瓦的聚变功率输出,持续时间达 300 秒,能量增益因子 Q 达到 10 以上(即输出能量是输入能量的 10 倍)。ITER 项目参与方包括中国、欧盟、美国、俄罗斯、印度、日本和韩国,各参与方共同承担项目的研发、建设和运营工作。截至 2025 年,ITER 项目已完成托卡马克装置的大部分部件制造和安装工作,计划在 2025 年底实现首次等离子体放电,这将是可控核聚变研究的一个重要里程碑,为未来核聚变反应堆的设计和建设提供关键数据和技术支持。
美国在可控核聚变领域投入巨大,拥有众多顶尖科研机构和高校参与研究。美国能源部下属的劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)是激光惯性约束核聚变研究的重要基地,其国家点火装置(NIF)是全球最大的激光核聚变装置。除了政府主导的研究项目外,美国的私营核聚变公司也发展迅速,如联邦聚变系统公司(CFS)。CFS 致力于开发紧凑型核聚变反应堆,采用高温超导磁体技术,旨在大幅缩小反应堆体积,降低成本,提高效率。CFS 计划在 2030 年代初建成第一座商业核聚变发电厂,目前已获得大量投资,包括来自比尔・盖茨等知名投资者的资金支持,在技术研发和工程设计方面取得了重要进展。
欧洲在可控核聚变研究方面同样成果丰硕。英国的联合欧洲环(JET)是世界上第一个实现氘氚核聚变反应的托卡马克装置,在核聚变研究的早期阶段发挥了关键作用。近年来,欧洲各国继续加大对核聚变的研发投入,致力于解决核聚变反应中的关键技术问题,如等离子体约束、能量转换等。法国作为 ITER 项目的东道主,积极推动项目建设,并在国内开展相关的核聚变技术研究,为 ITER 项目提供技术支持和人才储备。德国的 “螺旋石 7-X”(Wendelstein 7-X)仿星器在等离子体约束和加热等方面取得了显著进展,其独特的三维磁场位形为核聚变研究提供了新的思路和方法,有助于解决托卡马克装置中存在的一些技术难题,如等离子体电流引起的不稳定性问题。
日本在核聚变领域也有着长期的研究历史和丰富的经验,拥有多个核聚变实验装置,如 JT - 60SA 托卡马克装置。日本政府高度重视核聚变技术的发展,将其视为解决未来能源问题的重要途径,持续加大研发投入,鼓励高校和科研机构开展相关研究,在等离子体物理、材料科学等方面取得了一系列研究成果,为核聚变技术的发展做出了重要贡献。俄罗斯拥有丰富的核能研究经验,在可控核聚变领域也有一定的技术积累,积极参与国际合作项目,如 ITER 计划,同时在国内开展自主研发工作,不断推进核聚变技术的发展。
近年来,全球对可控核聚变的投资呈现快速增长态势。根据美国的聚变能产业协会(FIA)于 2023 年 7 月发布的《2023 年聚变能产业报告》,截至 2023 年初,全世界核聚变公司吸引了超过 60 亿美元的投资,较 2021 年初的 18.72 亿美元大幅增加。全球私营核聚变公司数量从 2017 年的 5 家增长至 2023 年的 50 家左右,2024 年,核聚变产业在世界范围内已吸引超过 71 亿美元的投资,全球核聚变企业总数达 45 家。这些投资不仅来自政府,还包括大量的社会资本和风险投资,为核聚变技术的研发和商业化提供了强大的资金支持。
二、中国全球可控核聚变行业现状
1、科研机构与项目
中国在可控核聚变领域拥有一批实力雄厚的科研机构,它们在核聚变研究中发挥着关键作用。中国科学院等离子体物理研究所是我国热核聚变研究的重要基地,主要从事高温等离子体物理、磁约束核聚变工程技术及相关高技术研究和开发。该研究所承担了多项国家重大科研项目,在磁约束核聚变领域取得了众多重要成果。其研发的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),又称 “东方超环”,是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克装置。EAST 集成了超高温、超低温、超高真空、超强磁场、超大电流等尖端技术,旨在探索核聚变反应的稳定运行和控制技术。自建成以来,EAST 不断取得重大突破,2025 年 1 月,EAST 实现了 1 亿摄氏度下 1066 秒的高约束模等离子体运行,创造了新的世界纪录,标志着我国在磁约束核聚变领域的研究处于国际先进水平,为未来核聚变反应堆的工程设计和运行提供了重要的实验依据。
中国核工业集团有限公司在核聚变领域也发挥着重要作用,牵头建设了中国环流三号(HL - 3)托卡马克装置。HL - 3 装置于 2020 年 12 月 4 日建成并实现首次放电,其等离子体电流能力提升至 2.5 兆安培,具备更高的等离子体约束性能和加热效率。2025 年 3 月,HL - 3 首次实现原子核和电子温度均突破一亿度,实验数据显示,原子核温度达到 1.17 亿度、电子温度达到 1.6 亿度,这一突破标志着中国可控核聚变技术向工程化应用迈出重要一步,为我国后续核聚变实验堆的建设和研究奠定了坚实基础。
2、政策支持与资金投入
中国政府高度重视可控核聚变技术的发展,将其视为解决未来能源问题的重要战略方向,出台了一系列政策支持该领域的研究和开发。早在 1983 年,中国就提出 “热堆 - 快堆 - 聚变堆” 三步走的核能发展总战略,明确了核聚变在我国能源发展中的重要地位。2023 年,国务院国资委启动实施未来产业启航行动,明确将可控核聚变领域列为未来能源的重要发展方向,为核聚变技术的发展提供了政策指引和战略支持。同年 12 月,由中核集团牵头,联合 24 家央企、科研院所、高校等组成可控核聚变创新联合体,并正式揭牌中国聚变能源有限公司(筹),旨在整合各方资源,加强产学研合作,共同攻克可控核聚变关键技术难题,加速聚变能源市场化进程。
2024 年 3 月,上海市发改委等部门联合印发《上海核电产业高质量发展行动方案 (2024 - 2027 年)》,提出要开展磁 - 惯性约束聚变能源系统的实验物理、核心技术和关键设备等研发,建成国际先进的聚变能源中心,进一步推动了地方政府在核聚变领域的投入和发展。2025 年 2 月 28 日,中国核电和浙能电力相继发布公告,宣布通过增资方式参股中国聚变能源有限公司,分别出资 10 亿元和 7.5 亿元,这是国内资本市场首次直接介入核聚变领域,为核聚变技术的研发和产业化提供了重要的资金支持。这些政策和资金投入,为我国可控核聚变技术的发展创造了良好的政策环境和资金保障,有力地推动了我国核聚变研究的快速发展。
3、商业应用探索
随着可控核聚变技术的不断进步,中国国内企业也积极投身于核聚变商业化应用的探索。能量奇点能源科技(上海)有限公司成立于 2021 年,致力于研发全高温超导托卡马克技术,降低核聚变装置的成本和体积,推动核聚变能源的商业化进程。2024 年 6 月,能量奇点的全球首台全高温超导托卡马克装置 - 洪荒 70 实现等离子体放电,标志着该公司在核聚变技术研发方面取得了重要突破。该公司已获得多轮融资,投资方包括米哈游、蔚来等知名企业,为其技术研发和商业化发展提供了资金支持。
陕西星环聚能科技有限公司同样成立于 2021 年,专注于紧凑型可控核聚变装置的研发。公司自主研发的紧凑型托卡马克装置在等离子体约束和加热等方面取得了一定进展,旨在降低核聚变装置的建设和运行成本,提高核聚变反应的效率和稳定性。2024 年 11 月,星环聚能宣布即将开建负三角球形托卡马克 NTST,该装置有望解决聚变堆建设工程中的一些难题,推动核聚变技术的商业化应用。公司已完成数亿元的天使轮和 Pre - A 轮融资,吸引了顺为资本等投资机构的关注和支持。
此外,核聚变产业链上下游的相关企业也在不断发展。安泰科技控股子公司安泰中科作为全球可控核聚变装置的核心供应商,已实现钨铜偏滤器、钨铜限制器、包层第一壁、钨硼中子屏蔽材料等全系列涉钨产品的研发和生产,为核聚变装置提供关键材料和部件支持。合锻智能承担了紧凑型聚变能实验装置(BEST)真空室制造项目核心关键部件 —— 真空室扇区核心部件、窗口延长段以及重力支撑等制造任务,2 亿元可控核聚变合同已签订,项目已启动,约定完成时间为 2025 年底,在核聚变装置制造领域发挥了重要作用。西部超导、上海超导、联创光电等企业纷纷投身高温超导产业链,联创超导已成功中标《中核二三系统事业部超导线圈研制与测试服务分包项目》,并签订正式合同;2024 年 11 月,上海超导启动 IPO 辅导,其产品广泛应用于可控核聚变、超导电力、高场磁体等前沿科技领域,已成为全球第二代高温超导材料的核心供应商之一,年产量及销量均超过千公里,高温超导材料对于提升核聚变装置的磁场强度和性能具有关键作用,这些企业的发展为核聚变技术的商业化应用提供了重要的产业支撑。
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