在全球能源需求持續(xù)攀升、環(huán)境壓力不斷加劇的背景下,清潔可持續(xù)能源的開發(fā)已成為各國科技競爭的核心領(lǐng)域。核聚變技術(shù)因模仿太陽內(nèi)部能量釋放機(jī)制,被視為破解能源危機(jī)的關(guān)鍵路徑。其核心原理是通過高溫高壓環(huán)境使氫同位素(氘、氚)發(fā)生核聚變反應(yīng),釋放出遠(yuǎn)超傳統(tǒng)能源的能量,且?guī)缀醪划a(chǎn)生溫室氣體或長壽命放射性廢物。然而,這一技術(shù)長期面臨極端條件制造、等離子體穩(wěn)定性控制等難題,全球科研機(jī)構(gòu)歷經(jīng)數(shù)十年攻關(guān)仍未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化突破。
中國科研團(tuán)隊(duì)在核聚變領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。2025年10月,基于托卡馬克(Tokamak)技術(shù)的“東方超環(huán)”(EAST)裝置成功實(shí)現(xiàn)1.5億攝氏度高溫等離子體持續(xù)運(yùn)行5分鐘,創(chuàng)下全球核聚變實(shí)驗(yàn)新紀(jì)錄。該裝置通過超導(dǎo)磁場構(gòu)建環(huán)形約束場,有效解決了高溫等離子體難以穩(wěn)定控制的技術(shù)瓶頸。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,此次突破使聚變反應(yīng)能量輸出效率顯著提升,為后續(xù)商用裝置設(shè)計(jì)提供了關(guān)鍵參數(shù)。
核聚變技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用仍需跨越多重障礙。首要挑戰(zhàn)在于提升反應(yīng)效率與穩(wěn)定性,當(dāng)前實(shí)驗(yàn)裝置的能量增益系數(shù)(Q值)仍遠(yuǎn)低于商用需求。其次,超導(dǎo)磁體、真空室等核心部件的制造成本高昂,導(dǎo)致單臺裝置投資達(dá)數(shù)十億美元。長期運(yùn)行中的材料輻照損傷、氚自持循環(huán)等技術(shù)問題尚未完全解決。國際能源署(IEA)報(bào)告指出,全球需持續(xù)投入研發(fā)資源,預(yù)計(jì)至2040年方可能實(shí)現(xiàn)首個(gè)商用聚變堆并網(wǎng)發(fā)電。
中國在核聚變領(lǐng)域的突破具有多重戰(zhàn)略意義。技術(shù)層面,EAST裝置積累的等離子體控制經(jīng)驗(yàn)已通過國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃向全球共享,推動構(gòu)建人類命運(yùn)共同體。產(chǎn)業(yè)層面,相關(guān)超導(dǎo)材料、低溫系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自主可控,帶動高端裝備制造業(yè)升級。環(huán)境層面,若聚變能全面替代化石能源,每年可減少120億噸二氧化碳排放,為《巴黎協(xié)定》目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供關(guān)鍵支撐。
國際社會對中國核聚變進(jìn)展給予高度評價(jià)。歐盟核聚變研究中心主任指出,中國實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為ITER裝置調(diào)試提供了重要參考;美國能源部聚變能科學(xué)辦公室認(rèn)為,這標(biāo)志著全球聚變研究進(jìn)入“工程可行性驗(yàn)證”新階段。目前,中法聯(lián)合設(shè)計(jì)的中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆(CFETR)已進(jìn)入工程設(shè)計(jì)階段,計(jì)劃2035年建成,屆時(shí)將實(shí)現(xiàn)聚變能持續(xù)輸出與氚自持循環(huán)。
全球能源轉(zhuǎn)型正進(jìn)入關(guān)鍵窗口期。國際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)預(yù)測,到2050年,聚變能可能占全球電力供應(yīng)的10%-15%,與風(fēng)能、太陽能形成互補(bǔ)格局。中國科學(xué)家表示,下一步將聚焦提高等離子體約束時(shí)間與能量增益,同時(shí)探索模塊化小型聚變裝置技術(shù)路線。隨著材料科學(xué)、人工智能等交叉領(lǐng)域的發(fā)展,核聚變商業(yè)化進(jìn)程有望進(jìn)一步加速。












