我國聚變科研裝置加速向“產(chǎn)業(yè)樞紐”轉(zhuǎn)型

近年來，我國聚變裝置矩陣持續(xù)擴(kuò)容，形成覆蓋不同技術(shù)路線、銜接不同發(fā)展階段的多元支撐格局，為工程化、產(chǎn)業(yè)化突破筑牢硬件基礎(chǔ)。

僅今年以來，我國聚變科研裝置就頻頻取得突破，加速從“實驗工具”向“產(chǎn)業(yè)樞紐”轉(zhuǎn)型。這既為工程化、商業(yè)化突破提供技術(shù)驗證，更搭建起連接全球的開放合作平臺。

新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”（HL—3）國內(nèi)首次實現(xiàn)原子核溫度1.17億攝氏度、電子溫度1.6億攝氏度，綜合參數(shù)聚變?nèi)朔e實現(xiàn)大幅躍升，挺進(jìn)燃燒實驗。在實現(xiàn)“雙億度”等離子體運行基礎(chǔ)上，日前，研究團(tuán)隊自主設(shè)計并建成了用于聚變能量導(dǎo)出研究的工程性液態(tài)金屬和氦氣工質(zhì)熱工研究臺架，并已全面投入運行，為未來聚變堆的工程化應(yīng)用奠定了關(guān)鍵實驗基礎(chǔ)。2023年12月，“中國環(huán)流三號”被確立為國際熱核聚變實驗堆（ITER）的“衛(wèi)星裝置”，面向全球開放。

今年以來，中國“人造太陽”——全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置“東方超環(huán)”（EAST）取得了重大突破，“成功實現(xiàn)1億攝氏度1066秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運行，再次刷新了世界紀(jì)錄。”中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所副所長徐國盛表示，“中國‘人造太陽’包含超過200多項自主創(chuàng)新的核心技術(shù)?！痹诔掷m(xù)優(yōu)化1000秒級長脈沖技術(shù)的同時，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所與多家機(jī)構(gòu)共建聯(lián)合實驗室，孵化出等離子體焊接設(shè)備、微波污水處理裝置等產(chǎn)業(yè)化成果。

緊湊型聚變能實驗裝置“夸父啟明”（BEST）完成主機(jī)杜瓦底座落位安裝，標(biāo)志著項目主體工程建設(shè)正式步入新階段。聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施“夸父”（CRAFT）自主設(shè)計的偏濾器原型部件近期順利通過專家組測試與驗收。該部件不僅是國際尺寸最大、熱負(fù)荷最高的同類部件，更能直接應(yīng)對聚變堆運行中的熱管理、等離子體控制等重要工程挑戰(zhàn)，為后續(xù)商用堆關(guān)鍵系統(tǒng)研發(fā)提供關(guān)鍵技術(shù)驗證。

民營企業(yè)在相關(guān)領(lǐng)域的探索也有進(jìn)展。

在先進(jìn)聚變構(gòu)型探索領(lǐng)域，新奧集團(tuán)“玄龍—50U”球形環(huán)裝置實現(xiàn)重要突破。作為全球首個采用氫—硼燃料實現(xiàn)百萬安培等離子體電流的裝置，它不僅驗證了150千安下環(huán)向場線圈穩(wěn)定運行、產(chǎn)生1.2特斯拉磁場的滿負(fù)荷磁體性能，更達(dá)成了所有關(guān)鍵工程設(shè)計目標(biāo)。

初創(chuàng)公司能量奇點研發(fā)的高溫超導(dǎo)磁體“經(jīng)天磁體”，成功實現(xiàn)21.7特斯拉峰值磁場強(qiáng)度。該磁體專為下一代托卡馬克裝置設(shè)計。

這些裝置聚焦發(fā)電演示、工程驗證、先進(jìn)構(gòu)型、核心部件等不同方向，共同織就我國聚變研究“多點突破、協(xié)同推進(jìn)”的立體網(wǎng)絡(luò)，為從科研向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化提供全方位支撐。

聚變能商業(yè)化仍面臨技術(shù)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)等多重挑戰(zhàn)

從全球視野看，聚變能商業(yè)化已形成加速態(tài)勢。據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)《2025年世界聚變展望》報告，全球近40個國家推進(jìn)聚變計劃，處于運行、在建或規(guī)劃中的聚變裝置超160座，私人投資總額已突破100億美元。

意大利政府頒布了旨在重新引入核能和建立全面可持續(xù)能源生產(chǎn)（包括聚變）框架的法令，目標(biāo)是在2030年實現(xiàn)首個等離子體；美國能源部宣布了6個新的“聚變創(chuàng)新研究引擎”合作項目，提供1.07億美元資金，以加速燃料循環(huán)、材料和先進(jìn)模擬等領(lǐng)域的應(yīng)用研究；德國發(fā)起“聚變2040”計劃，2028年前擬投入3.7億歐元加強(qiáng)研發(fā)……

中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院聚變科學(xué)所所長鐘武律介紹，實現(xiàn)聚變能的商業(yè)化運用，需經(jīng)歷6個階段：原理探索、規(guī)模實驗、燃燒實驗、實驗堆、示范堆、商用堆。其中，原理探索已于上世紀(jì)五六十年代完成，規(guī)模實驗通過多裝置獲取數(shù)據(jù)規(guī)律，燃燒實驗指的是開展燃燒等離子體實驗，實驗堆解決工程技術(shù)問題，示范堆驗證商用堆可行性，商用堆實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)電。目前我國正處于“燃燒實驗”階段，已具備開展相關(guān)實驗的等離子體參數(shù)條件。2027年底，“中國環(huán)流三號”計劃將等離子體三乘積提升2—3倍、溫度突破1.5億攝氏度，開展高性能等離子體實驗。

中國聚變能源有限公司總經(jīng)理、核工業(yè)西南物理研究院院長張立波表示，“2027年，我們期待能開啟聚變能燃燒實驗，2030年左右，具備中國首個工程實驗堆的研發(fā)設(shè)計能力，2035年左右，建成中國首個工程實驗堆，到2045年左右，能建成我國首個商用示范堆?！?/span>

盡管進(jìn)展顯著，聚變能商業(yè)化仍面臨多重挑戰(zhàn)。技術(shù)層面需突破等離子體穩(wěn)態(tài)燃燒、耐強(qiáng)場高溫負(fù)荷材料、超導(dǎo)磁體、氚燃料自持等難題；產(chǎn)業(yè)生態(tài)上，還需解決產(chǎn)供鏈成熟性、經(jīng)濟(jì)可承受性、投資可持續(xù)性、監(jiān)管可適配性等問題。

構(gòu)建支持聚變能工程化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的“生態(tài)體系”

為推動“人造太陽”的夢想加速照進(jìn)現(xiàn)實，我國從政策引導(dǎo)、國際合作、機(jī)制創(chuàng)新等多個層面，構(gòu)建起支持聚變能工程化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的“生態(tài)體系”。

2021年，《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》首次將可控核聚變列為“低碳前沿技術(shù)攻關(guān)”的重點領(lǐng)域。2022年，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，支持受控核聚變的前期研發(fā)，積極開展國際合作。2024年，《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》提出，要加強(qiáng)以核聚變?yōu)榇淼奈磥砟茉搓P(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。2025年9月，原子能法經(jīng)全國人大常委會審議通過，明確規(guī)定：“國家鼓勵和支持受控?zé)岷司圩兊目茖W(xué)研究和技術(shù)開發(fā)”。

多地出臺相關(guān)配套政策。安徽合肥依托“東方超環(huán)”，打造聚變能源產(chǎn)業(yè)集群，吸引上下游企業(yè)入駐，形成百億元級產(chǎn)業(yè)規(guī)模；四川聚變科創(chuàng)城致力建設(shè)“可控核聚變?nèi)蛐浴夹g(shù)研發(fā)高地、產(chǎn)業(yè)發(fā)展集群、對外交流中心’”。

國際合作拓寬工程化全球視野。國家原子能機(jī)構(gòu)秘書長黃平介紹，作為ITER計劃的關(guān)鍵合作伙伴，我國高質(zhì)量完成18個關(guān)鍵部件和系統(tǒng)的設(shè)計制造任務(wù)，2025年主導(dǎo)的ITER核心安裝標(biāo)段真空室模塊組件成功吊裝入位，磁體支撐系統(tǒng)、包層屏蔽模塊等大型裝備如期交付，為全球聚變堆工程化貢獻(xiàn)中國經(jīng)驗。同時，我國與50多個國家的140余家核聚變科研機(jī)構(gòu)建立合作，發(fā)布聚變能領(lǐng)域首個ISO國際標(biāo)準(zhǔn)——《聚變堆熱氦檢漏技術(shù)》，推動技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)“全球共用”。

機(jī)制創(chuàng)新激活產(chǎn)業(yè)化市場活力。2025年7月，中核集團(tuán)在核工業(yè)西南物理研究院基礎(chǔ)上牽頭組建中國聚變能源有限公司，重點布局大科學(xué)實驗、聚變堆材料研制等領(lǐng)域。技術(shù)研發(fā)聯(lián)合體——可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體的成員單位擴(kuò)容至38家，涵蓋央企、民企、高校、科研院所。“我們通過‘產(chǎn)學(xué)研用’深度融合，讓科研機(jī)構(gòu)的技術(shù)優(yōu)勢與企業(yè)的市場優(yōu)勢形成互補(bǔ)?！敝袊圩兡茉从邢薰矩?fù)責(zé)人劉葉表示，目前聯(lián)合體已啟動“聚變堆超導(dǎo)磁體產(chǎn)業(yè)化”等重點項目，吸引社會資本參與。

展望未來，“人造太陽”點亮萬家燈火，為人類提供豐富、清潔的理想能源，或?qū)目苹米呦颥F(xiàn)實。國家原子能機(jī)構(gòu)主任單忠德表示，中國將與各國攜手合作，不斷推進(jìn)全球能源創(chuàng)新可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生，為共建清潔、美麗、可持續(xù)的世界貢獻(xiàn)中國智慧、中國方案、中國力量，讓聚變能更好造福人類。