
當前可控核聚變具有能源供應豐富、環境友好和安全性高等顯著優勢,一旦實現商業化,將對全球能源格局產生革命性影響,重塑能源結構,改變地緣政治格局,促進經濟可持續發展。
一、全球可控核聚變行業現狀?
根據北京研精畢智信息咨詢發布的調研報告指出,目前,全球可控核聚變研究在國際合作與各國自主研發的雙重推動下,取得了顯著進展。國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃是全球可控核聚變領域規模最大、影響最深遠的國際合作項目。該計劃于 1985 年提出,旨在建設一個能產生大規模核聚變反應的實驗堆,驗證核聚變能源的可行性。ITER 裝置采用托卡馬克技術路線,其目標是實現 500 兆瓦的聚變功率輸出,持續時間達 300 秒,能量增益因子 Q 達到 10 以上(即輸出能量是輸入能量的 10 倍)。ITER 項目參與方包括中國、歐盟、美國、俄羅斯、印度、日本和韓國,各參與方共同承擔項目的研發、建設和運營工作。截至 2025 年,ITER 項目已完成托卡馬克裝置的大部分部件制造和安裝工作,計劃在 2025 年底實現首次等離子體放電,這將是可控核聚變研究的一個重要里程碑,為未來核聚變反應堆的設計和建設提供關鍵數據和技術支持。?
美國在可控核聚變領域投入巨大,擁有眾多頂尖科研機構和高校參與研究。美國能源部下屬的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)是激光慣性約束核聚變研究的重要基地,其國家點火裝置(NIF)是全球最大的激光核聚變裝置。除了政府主導的研究項目外,美國的私營核聚變公司也發展迅速,如聯邦聚變系統公司(CFS)。CFS 致力于開發緊湊型核聚變反應堆,采用高溫超導磁體技術,旨在大幅縮小反應堆體積,降低成本,提高效率。CFS 計劃在 2030 年代初建成第一座商業核聚變發電廠,目前已獲得大量投資,包括來自比爾?蓋茨等知名投資者的資金支持,在技術研發和工程設計方面取得了重要進展。?
歐洲在可控核聚變研究方面同樣成果豐碩。英國的聯合歐洲環(JET)是世界上第一個實現氘氚核聚變反應的托卡馬克裝置,在核聚變研究的早期階段發揮了關鍵作用。近年來,歐洲各國繼續加大對核聚變的研發投入,致力于解決核聚變反應中的關鍵技術問題,如等離子體約束、能量轉換等。法國作為 ITER 項目的東道主,積極推動項目建設,并在國內開展相關的核聚變技術研究,為 ITER 項目提供技術支持和人才儲備。德國的 “螺旋石 7-X”(Wendelstein 7-X)仿星器在等離子體約束和加熱等方面取得了顯著進展,其獨特的三維磁場位形為核聚變研究提供了新的思路和方法,有助于解決托卡馬克裝置中存在的一些技術難題,如等離子體電流引起的不穩定性問題。?
日本在核聚變領域也有著長期的研究歷史和豐富的經驗,擁有多個核聚變實驗裝置,如 JT - 60SA 托卡馬克裝置。日本政府高度重視核聚變技術的發展,將其視為解決未來能源問題的重要途徑,持續加大研發投入,鼓勵高校和科研機構開展相關研究,在等離子體物理、材料科學等方面取得了一系列研究成果,為核聚變技術的發展做出了重要貢獻。俄羅斯擁有豐富的核能研究經驗,在可控核聚變領域也有一定的技術積累,積極參與國際合作項目,如 ITER 計劃,同時在國內開展自主研發工作,不斷推進核聚變技術的發展。?
近年來,全球對可控核聚變的投資呈現快速增長態勢。根據美國的聚變能產業協會(FIA)于 2023 年 7 月發布的《2023 年聚變能產業報告》,截至 2023 年初,全世界核聚變公司吸引了超過 60 億美元的投資,較 2021 年初的 18.72 億美元大幅增加。全球私營核聚變公司數量從 2017 年的 5 家增長至 2023 年的 50 家左右,2024 年,核聚變產業在世界范圍內已吸引超過 71 億美元的投資,全球核聚變企業總數達 45 家。這些投資不僅來自政府,還包括大量的社會資本和風險投資,為核聚變技術的研發和商業化提供了強大的資金支持。?
二、中國全球可控核聚變行業現狀?
1、科研機構與項目?
中國在可控核聚變領域擁有一批實力雄厚的科研機構,它們在核聚變研究中發揮著關鍵作用。中國科學院等離子體物理研究所是我國熱核聚變研究的重要基地,主要從事高溫等離子體物理、磁約束核聚變工程技術及相關高技術研究和開發。該研究所承擔了多項國家重大科研項目,在磁約束核聚變領域取得了眾多重要成果。其研發的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST),又稱 “東方超環”,是世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克裝置。EAST 集成了超高溫、超低溫、超高真空、超強磁場、超大電流等尖端技術,旨在探索核聚變反應的穩定運行和控制技術。自建成以來,EAST 不斷取得重大突破,2025 年 1 月,EAST 實現了 1 億攝氏度下 1066 秒的高約束模等離子體運行,創造了新的世界紀錄,標志著我國在磁約束核聚變領域的研究處于國際先進水平,為未來核聚變反應堆的工程設計和運行提供了重要的實驗依據。?
中國核工業集團有限公司在核聚變領域也發揮著重要作用,牽頭建設了中國環流三號(HL - 3)托卡馬克裝置。HL - 3 裝置于 2020 年 12 月 4 日建成并實現首次放電,其等離子體電流能力提升至 2.5 兆安培,具備更高的等離子體約束性能和加熱效率。2025 年 3 月,HL - 3 首次實現原子核和電子溫度均突破一億度,實驗數據顯示,原子核溫度達到 1.17 億度、電子溫度達到 1.6 億度,這一突破標志著中國可控核聚變技術向工程化應用邁出重要一步,為我國后續核聚變實驗堆的建設和研究奠定了堅實基礎。?
2、政策支持與資金投入?
中國政府高度重視可控核聚變技術的發展,將其視為解決未來能源問題的重要戰略方向,出臺了一系列政策支持該領域的研究和開發。早在 1983 年,中國就提出 “熱堆 - 快堆 - 聚變堆” 三步走的核能發展總戰略,明確了核聚變在我國能源發展中的重要地位。2023 年,國務院國資委啟動實施未來產業啟航行動,明確將可控核聚變領域列為未來能源的重要發展方向,為核聚變技術的發展提供了政策指引和戰略支持。同年 12 月,由中核集團牽頭,聯合 24 家央企、科研院所、高校等組成可控核聚變創新聯合體,并正式揭牌中國聚變能源有限公司(籌),旨在整合各方資源,加強產學研合作,共同攻克可控核聚變關鍵技術難題,加速聚變能源市場化進程。?
2024 年 3 月,上海市發改委等部門聯合印發《上海核電產業高質量發展行動方案 (2024 - 2027 年)》,提出要開展磁 - 慣性約束聚變能源系統的實驗物理、核心技術和關鍵設備等研發,建成國際先進的聚變能源中心,進一步推動了地方政府在核聚變領域的投入和發展。2025 年 2 月 28 日,中國核電和浙能電力相繼發布公告,宣布通過增資方式參股中國聚變能源有限公司,分別出資 10 億元和 7.5 億元,這是國內資本市場首次直接介入核聚變領域,為核聚變技術的研發和產業化提供了重要的資金支持。這些政策和資金投入,為我國可控核聚變技術的發展創造了良好的政策環境和資金保障,有力地推動了我國核聚變研究的快速發展。?
3、商業應用探索?
隨著可控核聚變技術的不斷進步,中國國內企業也積極投身于核聚變商業化應用的探索。能量奇點能源科技(上海)有限公司成立于 2021 年,致力于研發全高溫超導托卡馬克技術,降低核聚變裝置的成本和體積,推動核聚變能源的商業化進程。2024 年 6 月,能量奇點的全球首臺全高溫超導托卡馬克裝置 - 洪荒 70 實現等離子體放電,標志著該公司在核聚變技術研發方面取得了重要突破。該公司已獲得多輪融資,投資方包括米哈游、蔚來等知名企業,為其技術研發和商業化發展提供了資金支持。?
陜西星環聚能科技有限公司同樣成立于 2021 年,專注于緊湊型可控核聚變裝置的研發。公司自主研發的緊湊型托卡馬克裝置在等離子體約束和加熱等方面取得了一定進展,旨在降低核聚變裝置的建設和運行成本,提高核聚變反應的效率和穩定性。2024 年 11 月,星環聚能宣布即將開建負三角球形托卡馬克 NTST,該裝置有望解決聚變堆建設工程中的一些難題,推動核聚變技術的商業化應用。公司已完成數億元的天使輪和 Pre - A 輪融資,吸引了順為資本等投資機構的關注和支持。?
此外,核聚變產業鏈上下游的相關企業也在不斷發展。安泰科技控股子公司安泰中科作為全球可控核聚變裝置的核心供應商,已實現鎢銅偏濾器、鎢銅限制器、包層第一壁、鎢硼中子屏蔽材料等全系列涉鎢產品的研發和生產,為核聚變裝置提供關鍵材料和部件支持。合鍛智能承擔了緊湊型聚變能實驗裝置(BEST)真空室制造項目核心關鍵部件 —— 真空室扇區核心部件、窗口延長段以及重力支撐等制造任務,2 億元可控核聚變合同已簽訂,項目已啟動,約定完成時間為 2025 年底,在核聚變裝置制造領域發揮了重要作用。西部超導、上海超導、聯創光電等企業紛紛投身高溫超導產業鏈,聯創超導已成功中標《中核二三系統事業部超導線圈研制與測試服務分包項目》,并簽訂正式合同;2024 年 11 月,上海超導啟動 IPO 輔導,其產品廣泛應用于可控核聚變、超導電力、高場磁體等前沿科技領域,已成為全球第二代高溫超導材料的核心供應商之一,年產量及銷量均超過千公里,高溫超導材料對于提升核聚變裝置的磁場強度和性能具有關鍵作用,這些企業的發展為核聚變技術的商業化應用提供了重要的產業支撐。
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