数字储能网讯:可控核聚变被誉为“人类终极能源”。在全球能源需求持续增长与环境保护压力日益加剧的背景下,能源结构向绿色低碳转型已成为不可逆转的趋势,开发清洁、高效、可持续的能源技术也成为国际社会的共同关切。核聚变因其环境友好、资源丰富、能量密度高以及安全性较高等突出优势,被视为理想的未来能源形式之一,正受到世界各国的广泛重视。
核聚变概述
根据国际原子能机构的定义,核聚变是指两个轻原子核结合形成一个较重原子核并释放出巨大能量的过程。目前,实现核聚变的主要方式包括磁约束聚变、惯性约束聚变及混合约束聚变。
磁约束聚变利用强磁场将等离子体约束在特定空间内,并通过加热使其达到聚变所需的条件。该方式被视为目前最有可能实现大规模可控核聚变的约束途径之一。在众多磁场装置设计中,托卡马克装置因成熟度较高、可行性较强而备受关注。
惯性约束聚变则采用高能激光或粒子束在极短时间内压缩并加热燃料靶丸,以实现聚变条件。该方法对能量输入和控制技术要求较高,在基础科学与国防科技等领域具有重要价值。目前,代表性的装置包括美国的国家点火装置(NIF)和中国的神光系列装置,俄罗斯、日本、法国等国家也开展了相关研究。
混合约束聚变结合了磁约束与惯性约束的特点,旨在平衡装置规模、成本与运行效率,探索更具实用性的聚变技术路径。
核聚变主要优势
核聚变是人类解决能源问题的“钥匙”之一,能够为人类稳定地提供大规模能源。与传统能源相比,核聚变具有以下四方面显著优势:
一是环境友好,核聚变的反应产物主要为中子和氦核,不产生二氧化碳等温室气体,安全清洁,有助于我国实现“双碳”目标。
二是资源充足,核聚变使用氘氚作为燃料,氘大量存在于水中,每升水可提取约0.035克氘;氚可通过中子轰击锂来制备,而锂在地壳、盐湖和海水中储量丰富。
三是能量密度高,核聚变的能量释放效率远高于传统化学能源,其原料氚可通过中子和锂的反应产生,该过程释放的能量比锂电池高出百万倍。
四是安全性高,核聚变具有自限性反应机制,聚变反应依赖极端条件维持,若等离子体温度下降至阈值以下,离子动能不足以克服库仑斥力,聚变反应会在毫秒内停止,构成天然的安全屏障。
核聚变产业发展现状
根据聚能产业协会(FIA)发布的《2025年全球核聚变行业报告》,2025年全球核聚变产业快速发展,正从实验室走向工程化落地的关键跃迁期。
在投融资方面,全球核聚变产业融资额从2021年的19亿美元快速增长至2025年的97亿美元,年均复合增长率超过50%。2025年,新增融资金额达26.4亿美元,创下历史新高。从资金来源结构看,私有资金共投入约89.7亿美元,公共资金约为7.95亿美元,反映出投资者对该产业的信心持续增强。
从参与企业数量看,全球核聚变产业企业已从2021年的23家增加至2025年的53家,增长超过1倍;直接雇员总数达到4607人,较2021年增长约4倍。在员工构成中,科学家占比23%,工程师占比44%,其他人员占比33%。
从技术路线来看,目前磁约束方法占据主导地位,共有25家企业采用,另有11家企业采用惯性约束,6家企业采用混合约束。在燃料选择上,氘-氚组合最为普遍。能量捕获则主要通过锂中子毯或液体金属热交换器实现。
从商业化进程来看,核聚变领域正持续加速推进。日本计划于2030年代实现商业化发电;国际热核聚变实验堆(ITER)预计在2035年完成氘氚燃烧实验。据国际原子能机构预测,全球可控核聚变市场规模有望在2030年达到4965亿美元,并可能于2050年突破万亿美元。
从技术进步来看,全球在核聚变技术领域的研发呈现多路线并行、合作推进的特点。美国能源部联合美国超威半导体公司(AMD)构建两台超级计算机,加速聚变等离子体模拟与磁体优化设计,支撑核聚变工程化验证。西班牙与美国合作研发的负三角托卡马克SMART装置,通过磁场结构创新提升等离子体约束能力。中国方面,EAST装置保持了1.5亿摄氏度运行300秒的世界纪录,同时国产“人造太阳”预计于2027年竣工。
能源电力企业发展核聚变产业的建议
一是加强核聚变产业顶层设计。建议将核聚变能源纳入“十五五”规划及未来产业发展重点方向,制定企业层面的核聚变产业发展战略规划,加强顶层设计与战略引领,加大政策扶持、资金投入和人才引育力度,推动核聚变产业在“十五五”期间实现跨越式发展。同时,应持续跟踪研究国家和地方有关核聚变产业的政策动态,紧密对接各级产业政策与资金支持导向,提前布局关键核心技术攻关和重大装备研发储备,着力推动一批符合政策方向、突破核心技术的重大项目落地实施。主动加强与国家行业主管部门的沟通对接,充分发挥企业智库作用,为国家完善核聚变领域相关政策提供决策参考。密切关注国际核聚变技术进展,深入分析技术路线、关键材料及商业化路径,积极参与国际核聚变行业标准与监管规则制定,不断提升我国在该领域的国际话语权和影响力。
二是加大关键核心技术攻关。围绕核聚变开发面临的等离子体稳态燃烧、耐强场耐高温负荷材料、超导磁体、氚燃料自持等重大难题,着力加强原始创新与关键核心技术攻关,集中资源突破一批“卡脖子”关键技术,努力打造核聚变原创技术策源地。积极参与央企创新联合体建设,依托中国环流三号、电磁驱动聚变装置等现有大科学装置,整合各单位科研力量,强化基础研究和应用基础研究,前瞻布局前沿颠覆性技术,抢占未来发展制高点。推动产业链与创新链深度融合,加速科技成果向现实生产力转化。
三是打造产业链生态圈。要发挥可控核聚变创新联合体、聚变产业联盟等机构的平台作用,加强与国家实验室、全国重点实验室等国家级研发平台的全方位合作,加快推动核聚变领域原创技术攻关和科技成果转化。围绕核聚变技术路线、核心材料等重点方向,牵头组建专项团队,以示范工程、科技项目和技术交流合作为抓手,加强多技术路线并行布局与关键核心材料技术攻关。同时,要积极参与核聚变国际合作,主动融入国际原子能机构、国际能源署等多边合作机制,推动实验数据与科研成果共享,共同构建开放协作的核聚变产业链与生态体系。
四是完善相关支持政策措施。持续增加核聚变研发经费投入,设立专项产业研发资金,并逐步扩大专项资金规模,保障核聚变研发持续获得稳定支持。同时,积极拓展多元化科技资金来源,努力争取国家级、省部级重大科技项目资助,并充分利用高新技术企业税费减免等政策支持。加大资本市场融资力度,探索设立核聚变产业投资基金,吸引社会资本加入,为核聚变产业发展注入长期资金。加大核聚变专业人才培养力度,依托重大项目、重大工程、重大奖励、重要平台,全方位加强人才培养,完善青年科技人才发现、选拔和培养机制,在科研立项、科研投入、团队建设、激励机制等方面给予大力支持,大力培育核聚变领军人才。加大社会成熟人才引进力度,聚焦全球核聚变领域顶尖人才,持续优化人才政策体系,设立专项人才激励机制,强化政策支持和组织保障,不断提升人才服务保障水平,提升企业核心竞争力。


