在全球能源體系加速變革、綠色低碳轉(zhuǎn)型深入推進(jìn)的背景下,核聚變憑借燃料來(lái)源豐富、清潔環(huán)保等優(yōu)勢(shì),被視作解決未來(lái)能源問(wèn)題的“終極方案”,其相關(guān)技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)布局也持續(xù)提速。
隨著關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)突破,專家指出,“十五五”期間,應(yīng)以核聚變產(chǎn)業(yè)化引領(lǐng)未來(lái)發(fā)展,加快形成千億級(jí)聚變尖端制造產(chǎn)業(yè)集群,為能源革命注入強(qiáng)勁動(dòng)力。
聚變研究邁向系統(tǒng)能力提升
目前,我國(guó)核聚變領(lǐng)域在燃燒實(shí)驗(yàn)、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行與工程驗(yàn)證等關(guān)鍵方向持續(xù)取得新進(jìn)展,整體研發(fā)水平正由“單點(diǎn)突破”邁向“系統(tǒng)能力提升”。
在高參數(shù)運(yùn)行方面,我國(guó)大科學(xué)裝置不斷刷新關(guān)鍵指標(biāo)。在4月17日舉行的2026春季核能可持續(xù)發(fā)展論壇上,核工業(yè)西南物理研究院黨委書記劉葉介紹,新一代人造太陽(yáng)“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”去年3月在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了原子核溫度1.17億攝氏度、電子溫度1.6億攝氏度的“雙億度”突破;同年6月,又實(shí)現(xiàn)等離子體電流100萬(wàn)安培、離子溫度1億攝氏度,并在高約束模式下穩(wěn)定運(yùn)行,綜合參數(shù)聚變?nèi)朔e達(dá)到10的20次方量級(jí),創(chuàng)下我國(guó)聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄。
與此同時(shí),中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行領(lǐng)域持續(xù)攻關(guān),進(jìn)一步補(bǔ)齊聚變堆工程化發(fā)展的關(guān)鍵短板。去年,其研制的“東方超環(huán)”成功實(shí)現(xiàn)1億攝氏度、持續(xù)1066秒的高約束模穩(wěn)態(tài)運(yùn)行,首次在實(shí)驗(yàn)裝置上模擬出未來(lái)聚變堆運(yùn)行所需的長(zhǎng)脈沖條件,驗(yàn)證了聚變堆穩(wěn)態(tài)高約束運(yùn)行的可行性。
在國(guó)家大科學(xué)裝置不斷取得突破的同時(shí),聚變商業(yè)化賽道也加速升溫,相關(guān)公司表現(xiàn)搶眼。日前,能量奇點(diǎn)能源科技有限公司自主研發(fā)的全球首臺(tái)全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置“洪荒70”在上海臨港成功實(shí)現(xiàn)1337秒穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖等離子體運(yùn)行,進(jìn)一步驗(yàn)證了全高溫超導(dǎo)技術(shù)路線在聚變裝置上的工程可行性與運(yùn)行穩(wěn)定性。
專家認(rèn)為,從國(guó)家重大科研平臺(tái)到企業(yè)工程化探索,我國(guó)聚變能源正加速?gòu)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)階段邁向工程驗(yàn)證階段。
產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)效應(yīng)陸續(xù)釋放
在我國(guó)“雙碳”目標(biāo)持續(xù)推進(jìn)、電力需求保持增長(zhǎng)的背景下,核聚變?cè)谖磥?lái)能源體系中的戰(zhàn)略地位愈發(fā)凸顯。
中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)有限公司黨委常委、副總經(jīng)理張力指出,“核聚變能”已被納入我國(guó)“十五五”階段重點(diǎn)培育方向,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了頂層設(shè)計(jì)支撐。
記者了解到,圍繞聚變產(chǎn)業(yè)化目標(biāo),并以聚變清潔能源商用化為愿景,2023年11月,我國(guó)正式成立了首個(gè)聚變產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。截至去年年底,該聯(lián)盟已匯聚超過(guò)260家企業(yè),產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)初具規(guī)模。
中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所研究員李建剛認(rèn)為,應(yīng)加快構(gòu)建完整聚變產(chǎn)業(yè)鏈與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,通過(guò)“沿途下蛋”模式推動(dòng)聚變相關(guān)技術(shù)率先轉(zhuǎn)化應(yīng)用。
他進(jìn)一步指出,核聚變技術(shù)具有顯著的技術(shù)外溢效應(yīng),涉及超導(dǎo)材料、強(qiáng)磁體系統(tǒng)、核磁共振設(shè)備等多個(gè)高端制造領(lǐng)域。在聚變研發(fā)推進(jìn)過(guò)程中,高溫超導(dǎo)、等離子體診斷等關(guān)鍵中間技術(shù)往往率先實(shí)現(xiàn)工程化與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,從而形成良好的技術(shù)帶動(dòng)效應(yīng)。
以超導(dǎo)材料為例,李建剛表示,在參與ITER(國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃)之前,我國(guó)大型超導(dǎo)裝置所需核心線材長(zhǎng)期依賴進(jìn)口,不僅成本高昂,還面臨技術(shù)封鎖,關(guān)鍵材料一度嚴(yán)重受制于人。
通過(guò)參與ITER項(xiàng)目十余年持續(xù)攻關(guān),以張平祥院士團(tuán)隊(duì)為代表的科研與產(chǎn)業(yè)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵突破,推動(dòng)超導(dǎo)材料實(shí)現(xiàn)自主化發(fā)展,使西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司逐步成長(zhǎng)為全球產(chǎn)品體系較為完整、產(chǎn)量規(guī)模領(lǐng)先、成本競(jìng)爭(zhēng)力突出的超導(dǎo)材料企業(yè)之一。目前,與聚變相關(guān)的重點(diǎn)企業(yè)中已有4家實(shí)現(xiàn)上市,產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)效應(yīng)持續(xù)釋放。
在醫(yī)療領(lǐng)域,聚變衍生技術(shù)同樣加速落地。李建剛介紹,聚變衍生的超導(dǎo)技術(shù)已進(jìn)入臨床應(yīng)用——基于超導(dǎo)磁體的質(zhì)子治療系統(tǒng),正為癌癥患者提供精準(zhǔn)治療新方案,這一技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到臨床應(yīng)用僅用了約五年時(shí)間。
“實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電還需要一段時(shí)間,但在此之前,很多聚變‘沿途下蛋’相關(guān)技術(shù)可以在市場(chǎng)上率先實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。”李建剛說(shuō)。
打造尖端制造千億產(chǎn)業(yè)集群
中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)4月17日發(fā)布的《中國(guó)核能發(fā)展報(bào)告(2026)》提出,“十五五”時(shí)期,我國(guó)將全面推進(jìn)“熱堆—快堆—聚變堆”三步走戰(zhàn)略,持續(xù)提升創(chuàng)新體系效能,推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),強(qiáng)化基礎(chǔ)研究支撐,加快實(shí)現(xiàn)高水平核科技自立自強(qiáng)。
專家認(rèn)為,我國(guó)核聚變發(fā)展正在邁向“工程化驗(yàn)證”的關(guān)鍵躍升期,加快推進(jìn)工程實(shí)驗(yàn)堆建設(shè)成為核心任務(wù),同時(shí),需完善安全監(jiān)管體系與標(biāo)準(zhǔn)框架。
核工業(yè)西南物理研究院黨委書記劉葉認(rèn)為,應(yīng)在充分消化ITER技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,牢牢把握“高溫超導(dǎo)”和“人工智能”兩大前沿技術(shù)發(fā)展機(jī)遇,同時(shí)依托我國(guó)核工業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈體系優(yōu)勢(shì)與聚變研發(fā)技術(shù)沉淀,加快建設(shè)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆,率先演示驗(yàn)證聚變?nèi)∧芘c熱電轉(zhuǎn)化全過(guò)程,以及燃料增殖與循環(huán)全系統(tǒng)全流程,解決聚變能工程可行性的關(guān)鍵問(wèn)題。
工程實(shí)驗(yàn)堆建設(shè)不僅是聚變走向發(fā)電應(yīng)用的關(guān)鍵一步,也將帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。對(duì)此,李建剛指出,應(yīng)以聚變堆產(chǎn)業(yè)化引領(lǐng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,形成聚變尖端制造千億產(chǎn)業(yè)集群,推動(dòng)能源革命。
在產(chǎn)業(yè)提速的同時(shí),安全問(wèn)題同樣不容忽視。國(guó)家核安全局副局長(zhǎng)劉璐指出,“十五五”期間核聚變研發(fā)向工程化應(yīng)用突破,要重點(diǎn)強(qiáng)化安全邏輯,構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和驗(yàn)證體系,更加注重風(fēng)險(xiǎn)分析的質(zhì)量;同時(shí)要推動(dòng)核聚變未來(lái)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,加快推出一批面向行業(yè)的技術(shù)文件或標(biāo)準(zhǔn),為建立符合聚變特點(diǎn)、促進(jìn)聚變應(yīng)用的監(jiān)管制度打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。