核聚变产业篇 | 恒星能量如何从宇宙走向商业电站？

前言

核聚变一旦实现商业化运行，有望为人类提供大规模、持续、稳定的清洁能源。从长远看，将有助于优化能源结构、降低长期能源成本，减少对化石燃料的依赖。作为一种几乎无碳排放、燃料资源极丰富的能源形式，核聚变具备重要的环境价值，还能够带动高新技术产业集群发展，对国家能源安全与科技竞争力具有深远的战略意义。

2026年1月15日，《中华人民共和国原子能法》将正式实施。该法明确鼓励和支持受控热核聚变的研究与开发，并制定相应的安全监管措施，在防范风险的同时，为聚变能创新提供清晰的制度框架。

此前，2025年11月24日，中国科学院正式启动“燃烧等离子体”国际科学计划，面向全球开放包括中国下一代“人造太阳”——紧凑型聚变能实验装置（BEST）在内的多个领先实验平台，旨在汇聚国际力量，共同推进聚变能研发。

从国家立法到全球合作，一系列动向表明，核聚变已从遥远的科学梦想，跃升为大国的战略必争之地和全球科技合作的前沿。

约束等离子体：一场技术长征

自20世纪中叶以来，实现可控核聚变发电始终围绕两大目标：首先是“科学可行”，即在实验中实现能量净增益（Q>1），证明反应释放的能量大于触发并维持它所需的能量；其次是“工程可用”，即能够持续、稳定、经济地将聚变能转化为电能。目前全球正通过多种技术路线并行攻坚。

1、突破能量增益

2022年，美国国家点火装置（NIF）利用激光惯性约束，在单次实验中实现了能量净增益，具有重要的科学验证意义。

然而商业发电需要的是长时间、稳态或高重复频率的运行。国际大型磁约束项目——国际热核聚变实验堆（ITER）的核心目标之一，是实现并研究“燃烧等离子体”，即聚变反应主要依靠自身产生的α粒子加热来维持，这是走向自持燃烧的关键物理阶段。ITER计划示范电站规模的能量增益（目标Q≥10）与长达数百秒的等离子体持续运行，为后续工程化铺路。

2、中国的清晰路径

我国聚变发展路径明确：第一步以全超导托卡马克装置EAST等为核心，开展高温长脉冲等离子体物理实验；第二步以在建的中国聚变工程实验堆（CFETR）为主要平台，瞄准燃烧等离子体稳态运行、聚变功率规模化以及部分能源演示目标；第三步面向未来商业示范堆，开展工程集成与经济性验证。

3、多元技术并行探索

除了主流的托卡马克途径，其他磁约束或惯性约束创新方案也在积极探索中，其技术路线随研发进展不断演进。例如，一些企业致力于探索更紧凑、更低成本的替代路径，加拿大通用聚变公司采用液态金属压缩的磁化靶方案。美国TAE Technologies公司则长期研究基于氢硼聚变（又称p-B11）的先进燃料路线，该路线理论上中子产额低，但实现条件极为苛刻。我国也涌现出多家聚变创业企业，积极探索不同类型的小型化、商业化聚变能源方案。这些探索共同拓宽了聚变能实现的可能性。

通往电网：攻克能量转换，构建产业生态

在聚变堆中，氘氚反应产生的高能中子携带了大部分能量，需要通过包层结构予以吸收，将其动能转化为热能。冷却剂在包层中流动，带走热量并经由热交换系统传递给发电循环工质。

对于未来聚变堆可能产生的高温热源（超过500℃），超临界二氧化碳布雷顿循环因效率高、系统紧凑等特点，被视为具有潜力的动力转换方案之一。2025年12月，全球首台商用超临界二氧化碳发电机组“超碳一号”在我国贵州投运，该项目利用钢铁厂的中高温烧结余热发电，验证了该循环在工程应用上的可行性，其发电效率相比原有技术提升了85%以上，为未来聚变能源系统的能量转换积累了运行经验与技术数据。

与此同时，覆盖聚变研发与未来产业的全链条生态正在我国逐步形成。以合肥为例，依托中国科学院等离子体物理研究所等机构，已集聚了数十家涉及特殊材料、高端装备、电源控制、诊断测试等环节的企业，初步形成了聚变技术相关的产业集群。行业分析指出，随着CFETR等国家重大工程的推进，2025年至2027年我国聚变领域将进入关键部件研发与原型设备采购的高峰阶段，不仅涉及主机装置本身，还将带动高端制造、特种材料、精密工程、先进电源等一大批前沿产业的发展。

从爱丁顿1920年提出“恒星能量源于核聚变”的猜想，到今天全球范围的实验探索，人类追寻“人造太阳”的征程已跨越百年。如今，政策支持、全球协作、多元技术的赛跑正在形成强大的推进合力。尽管挑战仍在，但每一步实质进展都让我们更接近目标。未来一旦实现规模化应用，聚变能将为人类提供近乎无限、清洁安全且经济的能源。