由中核集團、中國核電、上海聚變、浙能電力等多家企業共同參股的“中國聚變能源有限公司”在近期正式掛牌成立了!在此之前,我國已擁有聚變新能(安徽)有限公司、星環聚能、能量奇點(民營)。
以及新奧集團等多家“深耕核聚變”技術研發的企業,形成以國家隊為核心骨干,民營企業作為有益補充的全產業鏈布局——人類對能源的終極夢想或許就藏在這些領先企業的積極探索中。
說核聚變之前,先說與當前的核電站有何不同
與當前核電站利用的核裂變技術不同,核聚變模仿的是太陽內部的能量產生方式——讓輕原子核在極端條件下碰撞融合,釋放出更為巨大的能量。這種技術不僅燃料來源近乎無限,專家說:
一升海水中的氘元素就能產生相當于300升汽油的能量,而且幾乎不產生碳排放和長壽命放射性廢物。更重要的是,聚變反應具有內在安全性,一旦運行條件不滿足就會自動停止,完全避免了核裂變電站可能發生的熔毀事故。
然而,實現可控核聚變堪稱人類面臨的最艱巨工程挑戰之一,因為:要將等離子體加熱到上億攝氏度并穩定約束,需要突破材料科學、超導技術和等離子體物理的多重極限。
已知的所有材料都不可能承受一億度的高溫,這就需要利用非接觸的磁力束縛裝置來做它的反應爐——也就是“托卡馬克裝置”,而當前的各國建設的核電站僅需要提供穩定的中子源即可控制反應,對材料耐高溫屬性要求相對較低。
2022年,美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室首次實現凈能量增益,標志著這項技術終于從實驗室走向工程實踐的新階段。如今,全球主要科技強國都在加速布局,試圖在這場能源革命中搶占制高點。
在這場新的科技賽道中,中美處在并行領跑狀態
在這場新的科技賽道中,中美兩國正以各自獨特的發展模式展開激烈角逐,共同推動著人類能源革命的進程。其中,我國在核聚變領域的發展呈現出"國家隊主導、民企協同"的鮮明特色。
新成立的中國聚變能源有限公司整合了中核集團、中國核電等央企資源,標志著我國核聚變商業化進程進入新階段。在安徽合肥科學島,中科院等離子體所運營的EAST裝置持續刷新世界紀錄,2025年成功實現1億攝氏度運行超1000秒的“高質量燃燒”。
正在建設的BEST緊湊型聚變裝置計劃2027年建成,目標2030年實現"點亮第一盞燈"的里程碑。民營企業方面,能量奇點、星環聚能等初創企業獲得資本市場青睞,專注于更靈活的緊湊型托卡馬克技術路線。
特別值得一提的是,我國已形成從超導材料(夸父超導)、磁體制造(科燁電物理)到工程設計(聚變新能)的完整產業鏈,這種全鏈條自主可控的產業生態在全球范圍內都屬罕見。
美國則展現出"私營創新+國家實驗室"的雙輪驅動優勢,以Commonwealth Fusion Systems(CFS)為代表的私營企業正改寫游戲規則,該公司研發的高溫超導磁體技術有望將托卡馬克裝置體積縮小40%,計劃2027年通過SPARC裝置實現凈能量增益。
另一家創新企業TAE Technologies另辟蹊徑,開發非托卡馬克技術路線,已獲得谷歌等科技巨頭投資。在國家層面,勞倫斯利弗莫爾國家實驗室2022年首次實現激光慣性約束聚變的凈能量增益(Q≈1.5),創造了歷史性突破。
美國政府也在及時調整政策,將聚變反應堆歸類為低風險設備,大幅簡化了審批流程。從發展態勢來看,中國在大型科學裝置建設和系統工程能力上具有優勢,而美國在資本市場活躍度方面更勝一籌。
兩國不同的發展路徑恰似一場"龜兔賽跑":中國以國家戰略為引領,穩扎穩打推進全產業鏈布局;美國則依靠市場活力,鼓勵多元技術路線競爭。這場競賽的勝負或將取決于誰能率先突破工程化瓶頸,實現度電成本的可商業化目標。
隨著中國聚變能源有限公司的成立和新一輪民企融資的完成,全球核聚變競賽已進入白熱化階段。展望未來,核聚變商業化將面臨三大關鍵挑戰:工程技術的可靠性、電力成本的競爭力,以及產業化進程的時間窗口。
如果這些難題能夠攻克,這項技術很可能在本世紀中葉重塑全球能源格局。屆時,人類將首次真正掌握取之不盡、用之不竭的清潔能源,這不僅是科技創新的勝利,更是文明進步的里程碑。在這場追逐太陽之火的偉大征程中,每個突破都讓我們離終極能源夢想更近一步。
這場競賽,中美誰更有幾率率先開啟商用呢?
在這場決定未來能源格局的競賽中,中美兩國各有千秋,勝負的關鍵或將取決于誰能更快突破工程化瓶頸——這方面,我國優勢不小,特別是全產業鏈的布局,使得中國在超導材料、關鍵部件等核心領域實現了自主可控。
以美國的CFS為例,研制出的20特斯拉高溫超導磁體的關鍵材料供應商就是上海超導。在全球核聚變的發展進程中,高溫超導帶材的供應能力正成為關鍵因素——上海超導就是領軍企業。
按照當前規劃,中國有望在2030年代建成示范堆,2040年左右實現商業化應用。美國則以靈活的私營創新見長,資本市場的高度活躍為技術快速迭代提供了充足動力。若SPARC項目如期實現目標。
那美國可能在2030年代中期建成商用原型堆,在2040年前后實現首個商業化項目——相比中國,美國進展也不差,旗鼓相當。但核聚變作為長周期工程,最終勝出者更可能是能持續投入。
兼具工程穩健性與技術突破力的國家——尤其是關鍵材料研發、制造方面,我國已走在了前面,整體勝算更大。但這場競賽沒有終點,因為人類需要的不是一場零和博弈,而是共同開啟新能源紀元。
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