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,核聚變憑借燃料來源豐富、清潔環(huán)保等優(yōu)勢,被視作解決未來能源問題的“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)未來發(fā)展,加快形成千億級聚變尖端制造產(chǎn)業(yè)集群,為能源革命注入強勁動力。
聚變研究邁向系統(tǒng)能力提升
目前,我國核聚變領(lǐng)域在燃燒實驗、穩(wěn)態(tài)運行與工程驗證等關(guān)鍵方向持續(xù)取得新進(jìn)展,整體研發(fā)水平正由“單點突破”邁向“系統(tǒng)能力提升”。
在高參數(shù)運行方面,我國大科學(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“中國環(huán)流三號”去年3月在國內(nèi)首次實現(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,又實現(xiàn)等離子體電流100萬安培、離子溫度1億攝氏度,并在高約束模式下穩(wěn)定運行,綜合參數(shù)聚變?nèi)朔e達(dá)到10的20次方量級,創(chuàng)下我國聚變裝置運行新紀(jì)錄。
與此同時,中國科學(xué)院等離子體物理研究所在穩(wěn)態(tài)運行領(lǐng)域持續(xù)攻關(guān),進(jìn)一步補齊聚變堆工程化發(fā)展的關(guān)鍵短板。去年,其研制的“東方超環(huán)”成功實現(xiàn)1億攝氏度、持續(xù)1066秒的高約束模穩(wěn)態(tài)運行,首次在實驗裝置上模擬出未來聚變堆運行所需的長脈沖條件,驗證了聚變堆穩(wěn)態(tài)高約束運行的可行性。
在國家大科學(xué)裝置不斷取得突破的同時,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,能量奇點能源科技有限公司自主研發(fā)的全球首臺全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置“洪荒70”在上海臨港成功實現(xiàn)1337秒穩(wěn)態(tài)長脈沖等離子體運行,進(jìn)一步驗證了全高溫超導(dǎo)技術(shù)路線在聚變裝置上的工程可行性與運行穩(wěn)定性。
專家認(rèn)為,從國家重大科研平臺到企業(yè)工程化探索,我國聚變能源正加速從科學(xué)實驗階段邁向工程驗證階段。
產(chǎn)業(yè)帶動效應(yīng)陸續(xù)釋放
在我國“雙碳”目標(biāo)持續(xù)推進(jìn)、電力需求保持增長的背景下,核聚變在未來能源體系中的戰(zhàn)略地位愈發(fā)凸顯。
中國電力工程顧問集團有限公司黨委常委、副總經(jīng)理張力指出,“核聚變能”已被納入我國“十五五”階段重點培育方向,為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了頂層設(shè)計支撐。
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,我國正式成立了首個聚變產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。截至去年年底,該聯(lián)盟已匯聚超過260家企業(yè),產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)初具規(guī)模。
中國工程院院士、中國科學(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“沿途下蛋”模式推動聚變相關(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、強磁體系統(tǒng)、核磁共振設(shè)備等多個高端制造領(lǐng)域。在聚變研發(fā)推進(jìn)過程中,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)帶動效應(yīng)。
以超導(dǎo)材料為例,李建剛表示,在參與ITER(國際熱核聚變實驗堆計劃)之前,我國大型超導(dǎo)裝置所需核心線材長期依賴進(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。
通過參與ITER項目十余年持續(xù)攻關(guān),以張平祥院士團隊為代表的科研與產(chǎn)業(yè)團隊實現(xiàn)關(guān)鍵突破,推動超導(dǎo)材料實現(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為全球產(chǎn)品體系較為完整、產(chǎn)量規(guī)模領(lǐng)先、成本競爭力突出的超導(dǎo)材料企業(yè)之一。目前,與聚變相關(guān)的重點企業(yè)中已有4家實現(xiàn)上市,產(chǎn)業(yè)帶動效應(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)從實驗室到臨床應(yīng)用僅用了約五年時間。
“實現(xiàn)聚變發(fā)電還需要一段時間,但在此之前,很多聚變‘沿途下蛋’相關(guān)技術(shù)可以在市場上率先實現(xiàn)應(yīng)用?!崩罱▌傉f。
打造尖端制造千億產(chǎn)業(yè)集群
中國核能行業(yè)協(xié)會4月17日發(fā)布的《中國核能發(fā)展報告(2026)》提出,“十五五”時期,我國將全面推進(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),強化基礎(chǔ)研究支撐,加快實現(xiàn)高水平核科技自立自強。
專家認(rèn)為,我國核聚變發(fā)展正在邁向“工程化驗證”的關(guān)鍵躍升期,加快推進(jìn)工程實驗堆建設(shè)成為核心任務(wù),同時,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)展機遇,同時依托我國核工業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈體系優(yōu)勢與聚變研發(fā)技術(shù)沉淀,加快建設(shè)聚變工程實驗堆,率先演示驗證聚變?nèi)∧芘c熱電轉(zhuǎn)化全過程,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)鍵問題。
工程實驗堆建設(shè)不僅是聚變走向發(fā)電應(yīng)用的關(guān)鍵一步,也將帶動上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。對此,李建剛指出,應(yīng)以聚變堆產(chǎn)業(yè)化引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展,形成聚變尖端制造千億產(chǎn)業(yè)集群,推動能源革命。
在產(chǎn)業(yè)提速的同時,安全問題同樣不容忽視。國家核安全局副局長劉璐指出,“十五五”期間核聚變研發(fā)向工程化應(yīng)用突破,要重點強化安全邏輯,構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和驗證體系,更加注重風(fēng)險分析的質(zhì)量;同時要推動核聚變未來產(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、促進(jìn)聚變應(yīng)用的監(jiān)管制度打下堅實基礎(chǔ)。