日前，在四川省成都市召開的可控核聚變未來產業推進會上，中核集團聯合25家央企、科研院所及高校共同組建了可控核聚變創新聯合體，宣布中國聚變能源有限公司（籌）成立，同時發布了首批未來能源關鍵技術攻關任務。消息一出，可控核聚變商業化應用的話題引發熱議。

可控核聚變具有資源豐富、環境友好、固有安全等優勢，是目前認識到的能夠最終解決人類能源問題的重要途徑之一，“人造太陽”則是利用核聚變能源的關鍵裝置。作為理想的未來能源，可控核聚變實現難度極高，但我國在這一領域的突破嘗試已展現出了技術前景。

商業價值被證實

“人造太陽”常常出現在科幻小說中,如今正加快進入現實世界。

在陜西省西安市城北，一座10米高乳黃色廠房中有一顆球形裝置。該裝置便是陜西星環聚能科技有限公司（以下簡稱“星環聚能”）打造的“人造太陽”。今年一季度，該裝置將首次把內部加熱到1700萬攝氏度，超過太陽核心1500萬攝氏度的高溫。據了解，星環聚能自2021年成立以來，已募集超6億元人民幣風險投資，其理想化目標是在2032年前后實現可控核聚變技術的商業化發電。

同時，上海市、安徽省合肥市和河北省廊坊市等地，類似實驗設施正興起。星環聚能天使投資者、中科創星創始合伙人米磊稱：“可控核聚變可能是能源領域的一次重大革命，與量子計算和人工智能革命不相上下。”

核聚變技術與現有核電站的核裂變技術原理不同。核裂變是通過較重原子核的分裂獲能，核聚變則是將較輕原子核聚合為更重的原子核，模擬太陽等恒星的發光發熱過程。國際原子能機構總干事拉斐爾·馬里亞諾·格羅西曾指出，核聚變每千克燃料產生的能量是核裂變的4倍，遠超傳統化石燃料，是清潔能源的未來。

盡管自1952年首次氫彈試驗以來，核聚變一直未在發電領域取得實質性突破，但2021年，高溫超導技術取得突破，核聚變在資本市場破冰。美國公司Helion在2021年11月獲得5億美元融資，其投資者包括OpenAI創始人薩姆·奧爾特曼等。加拿大GeneralFu-sion和美國麻省理工學院孵化的CommonwealthFusionSystems（CFS），也分別完成了大額融資，投資方包括老虎環球基金、谷歌以及微軟創始人比爾·蓋茨等，表明資本市場對核聚變技術的信心日益增強。

聚變行業協會（FIA）2023年發布的第三份年度報告《全球核聚變行業報告》稱，全球核聚變行業投資從2022年的48億美元增至2023年的62.1億美元，有13家初創企業加入核聚變的開發。其中，23家企業預計，2035年前全球首座核聚變電廠將投入使用。

翌曦科技創始人兼董事長、上海市高溫超導材料與系統工程技術中心主任金之儉表示：“能源市場的主導權將從資源控制國轉向技術控制國。”

高溫超導破冰

在中國核聚變技術的發展浪潮中，市場化資本的力量顯著。2021年成立的能量奇點和星環聚能，至今共募集約14億元人民幣資金，顯現出私營資本對此技術的高度關注。同時，國家支持的中國科學院等離子體物理研究所（下稱“等離子體所”）與中核集團核工業西南物理研究院（下稱“西物院”）也在核聚變領域發揮著重要作用。

2023年，與等離子體所合作的聚變新能有限公司（下稱“聚變新能”）在合肥市建設緊湊型聚變能實驗裝置BEST，中核集團和江西省政府聯合建設投資超200億元人民幣的可控核聚變項目……這些舉措標志著中國在核聚變技術上的加速發展。

星環聚能創始人兼CEO陳銳表示，盡管建造可控核聚變裝置還面臨非常多的難題，但其物理原理已相對明確，比如聚變堆反應溫度條件等。關鍵在于如何在已知的工程技術中找到最佳組合，以滿足核聚變的嚴苛條件。

氘和氚是最易實現聚變反應的氫同位素。雖然海水中氘儲量豐富，但氚極為稀缺。同時，核聚變的實現需要高溫和高壓環境，而在地球上模擬太陽的條件并非易事。可控核聚變反應要么通過壓縮聚變燃料至極高密度來實現（慣性約束路線），要么通過將燃料加熱至上億攝氏度高溫形成等離子體氣體（磁約束路線）。

慣性約束路線目前逐漸成為技術主流，但聚變反應所需的1億攝氏度的溫度是太陽表面溫度的2萬倍。為聚變反應打造一個合適的容器是最大挑戰。

據了解，托卡馬克裝置是目前最成熟的聚變堆設計方案，其使用超導材料產生強磁場，將等離子體約束在真空室中心，避免與反應堆壁接觸。國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）項目，正是基于這一設計。盡管ITER項目自啟動起就命運多舛，不斷更改設計，但高溫超導材料的發展，尤其YBCO（釔鋇銅氧）二代高溫超導材料的逐漸成熟，為聚變堆的小型化提供了可能。

金之儉指出，CFS自2018年成立以來，一直在關注高溫超導材料的商用潛力，并在全球范圍內尋找供應商。

“人造太陽”三步走

核聚變技術的商業化進程正贏得資本市場的關注。CFS拿到超過18億美元B輪投資，震動業界，表明可控核聚變技術正在從長期科研項目轉變為可實現的投資機會。2022年6月，國內多家投資機構，包括順為資本、中科創星等12家機構，共同投資星環聚能2億元人民幣，顯示出市場對這一領域的高度期待。

CFS的融資成功激勵了陳銳，并認為現在是可控核聚變技術發展的關鍵時期。他表示，國內科研機構除了等離子體所和西物院外，單靠國家經費已難以支撐研發，因此市場化發展成為必然趨勢。米磊等投資者的快速決策顯示出他們對核聚變領域發展速度及其巨大潛力的認可。

星環聚能的發展規劃分為三步：第一步是建立原理驗證裝置，計劃在今年一季度完成；第二步是構建技術驗證裝置CTRFR-1，一臺接近聚變堆要求的中型高溫超導球形托卡馬克，預計2027年實現；第三步則是打造商用示范堆CTRFR-2，將與業界合作驗證聚變堆的燃料循環、功率輸出、抗中子與熱負荷材料等問題，計劃2032年實現。這一路徑突顯了星環聚能在磁重聯技術和多沖程重復運行方式上的獨特之處，表明其在核聚變領域的創新能力。

國家支持的項目也在加速。合肥市等離子體所在聚變領域研究已逾40年，其東方超環EAST是一臺全超導托卡馬克裝置，2023年4月創下了托卡馬克裝置高約束模式運行的世界紀錄。等離子體所不僅計劃用低溫超導技術建成聚變堆主機關鍵系統綜合研究設施“夸父”（CRAFT），還成立了聚變新能公司，采用高溫超導磁體，分實驗堆、工程堆、商業堆三步走。

這些實踐表明，中國在核聚變領域正迎來民營企業和“國家隊”的共同發力。陳銳認為，民營企業雖然在研發人數和融資規模上不及“國家隊”，但在承擔風險和運轉效率上具有優勢，希望政策層面能支持不同路線的研究，以推動聚變能商業化多元化發展。

有業內人士指出，核聚變是一個資本密集型行業，面對全球融資環境變化，企業需要吸引更多投資者以跨越種子輪和A輪之后的“死亡之谷”。隨著民營企業和“國家隊”的相繼進入，中國在核聚變領域的競爭格局將更為清晰。

不確定的未來？

當前，有人將對可控核聚變技術的探索類比為在商業航天領域的開拓。前者與后者有著相同的長周期、資本密集、高技術門檻等特性，但又因前者獨特的技術挑戰而被另當別論。作為一項更加前沿的科技，可控核聚變技術成功實現的可能性尚存疑問，所有企業都在探索尚未被開拓的領域。

核聚變發電面臨的技術挑戰極為復雜。除了需要長時間維持高溫等離子體運行以產生足夠的聚變反應，還要考慮燃料的及時補充、反應堆壁材料的耐高溫性能，以及高效轉化聚變能量為電力的問題。目前還沒有一款聚變堆能同時解決這些關鍵問題，導致各家企業都處于試錯階段。

目前，全球的核聚變探索還未形成統一的技術方向，使得更多投資者持觀望態度。聯想集團副總裁、聯想創投合伙人王光熙認為，核聚變領域的現狀與量子計算類似，存在多條理論至實踐的路徑，每條路線都面臨著各自的技術難題。

此外，核聚變技術的監管和安全問題也是關鍵考慮因素。英國在核聚變監管方面較為超前，而國際原子能機構則認為核聚變過程本質上是安全的，因為它依賴燃料的連續輸入，聚變反應可以迅速自行停止。

盡管核聚變技術的商業化前景充滿不確定性，核聚變行業協會仍對其持樂觀態度，認為多元化的技術探索將增加實現商業化的機會。除了發電，核聚變技術在星際旅行方面也具有潛在應用價值。作為劉慈欣所著科幻小說《三體》的忠實讀者，陳銳寄望未來能將核聚變技術應用于動力飛船，實現人類的星際旅行夢想。

《 中國城市報 》（ 2024年01月15日  第08 版）