我國聚變科研裝置加速向“產業(yè)樞紐”轉型

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

  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“產業(yè)樞紐”轉型。這既為工程化、商業(yè)化突破提供技術驗證，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)聚變三乘積實現(xiàn)大幅躍升，挺進燃燒實驗。在實現(xiàn)“雙億度”等離子體運行基礎上，日前，研究團隊自主設計并建成了用于聚變能量導出研究的工程性液態(tài)金屬和氦氣工質熱工研究臺架，并已全面投入運行，為未來聚變堆的工程化應用奠定了關鍵實驗基礎。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，再次刷新了世界紀錄。”中國科學院合肥物質科學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。”在持續(xù)優(yōu)化1000秒級長脈沖技術的同時，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所與多家機構共建聯(lián)合實驗室，孵化出等離子體焊接設備、微波污水處理裝置等產業(yè)化成果。

  緊湊型聚變能實驗裝置“夸父啟明”（BEST）完成主機杜瓦底座落位安裝，標志著項目主體工程建設正式步入新階段。聚變堆主機關鍵系統(tǒng)綜合研究設施“夸父”（CRAFT）自主設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、熱負荷最高的同類部件，更能直接應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)商用堆關鍵系統(tǒng)研發(fā)提供關鍵技術驗證。

  民營企業(yè)在相關領域的探索也有進展。

  在先進聚變構型探索領域，新奧集團“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、產生1.2特斯拉磁場的滿負荷磁體性能，更達成了所有關鍵工程設計目標。

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

  這些裝置聚焦發(fā)電演示、工程驗證、先進構型、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”的立體網(wǎng)絡，為從科研向產業(yè)轉化提供全方位支撐。

  聚變能商業(yè)化仍面臨技術、產業(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)國際原子能機構《2025年世界聚變展望》報告，全球近40個國家推進聚變計劃，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（包括聚變）框架的法令，目標是在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)、材料和先進模擬等領域的應用研究；德國發(fā)起“聚變2040”計劃，2028年前擬投入3.7億歐元加強研發(fā)……

  中核集團核工業(yè)西南物理研究院聚變科學所所長鐘武律介紹，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問題，示范堆驗證商用堆可行性，商用堆實現(xiàn)規(guī)模化發(fā)電。目前我國正處于“燃燒實驗”階段，已具備開展相關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。”

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

  構建支持聚變能工程化產業(yè)化發(fā)展的“生態(tài)體系”

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

  2021年，《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》首次將可控核聚變列為“低碳前沿技術攻關”的重點領域。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，《關于推動未來產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》提出，要加強以核聚變?yōu)榇淼奈磥砟茉搓P鍵核心技術攻關。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熱核聚變的科學研究和技術開發(fā)”。

  多地出臺相關配套政策。安徽合肥依托“東方超環(huán)”，打造聚變能源產業(yè)集群，吸引上下游企業(yè)入駐，形成百億元級產業(yè)規(guī)模；四川聚變科創(chuàng)城致力建設“可控核聚變全球性‘技術研發(fā)高地、產業(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。國家原子能機構秘書長黃平介紹，作為ITER計劃的關鍵合作伙伴，我國高質量完成18個關鍵部件和系統(tǒng)的設計制造任務，2025年主導的ITER核心安裝標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余家核聚變科研機構建立合作，發(fā)布聚變能領域首個ISO國際標準——《聚變堆熱氦檢漏技術》，推動技術標準“全球共用”。

  機制創(chuàng)新激活產業(yè)化市場活力。2025年7月，中核集團在核工業(yè)西南物理研究院基礎上牽頭組建中國聚變能源有限公司，重點布局大科學實驗、聚變堆材料研制等領域。技術研發(fā)聯(lián)合體——可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體的成員單位擴容至38家，涵蓋央企、民企、高校、科研院所。“我們通過‘產學研用’深度融合，讓科研機構的技術優(yōu)勢與企業(yè)的市場優(yōu)勢形成互補。”中國聚變能源有限公司負責人劉葉表示，目前聯(lián)合體已啟動“聚變堆超導磁體產業(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，或將從科幻走向現(xiàn)實。國家原子能機構主任單忠德表示，中國將與各國攜手合作，不斷推進全球能源創(chuàng)新可持續(xù)發(fā)展，促進人與自然和諧共生，為共建清潔、美麗、可持續(xù)的世界貢獻中國智慧、中國方案、中國力量，讓聚變能更好造福人類。

原標題：“人造太陽”加速商業(yè)化
作者：李君強 蔡金曼 連 敏
責任編輯：朱曉倩
網(wǎng)頁編輯：蘇偉