2045年，真能用上“人造太陽”發(fā)的電嗎？
來源：經(jīng)濟觀察報 時間：2026-03-26 10:40
進(jìn)入2026年，中國核聚變相關(guān)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程全面提速，站上新的歷史起點。
在“新一代人造太陽”——中國環(huán)流三號（HL3）于2025年3月28日首次實現(xiàn)“雙億度”運行、取得重大科研突破之后，中核集團牽頭組建的中國聚變能源有限公司（下稱“中國聚變”）于2025年7月在上海正式掛牌成立，標(biāo)志著中國核聚變事業(yè)從科研探索向工程化、產(chǎn)業(yè)化邁出里程碑式的一步。
2026年1月，《中華人民共和國原子能法》正式施行，國家在法律層面明確鼓勵和支持可控聚變能研究，為這一前沿顛覆性技術(shù)的加速發(fā)展打開了新的制度窗口。
作為中核集團聚變領(lǐng)域首席科學(xué)家，段旭如親歷并推動著我國核聚變技術(shù)的每一次跨越。
在他看來，中國核聚變發(fā)展的商業(yè)邏輯已十分清晰：在遵循“實驗堆—示范堆—商用堆”的科學(xué)規(guī)律基礎(chǔ)上，我國已制定了明確的時間表和路線圖。
其核心目標(biāo)是通過攻克燃燒等離子體、耐輻照材料等關(guān)鍵技術(shù)，最終在21世紀(jì)中葉前后，將這種清潔、安全、資源無限的理想能源送入千家萬戶，與風(fēng)、光、電等清潔能源共同構(gòu)建“基礎(chǔ)保障與靈活補充”深度協(xié)同的未來能源體系。
經(jīng)濟觀察報：從全球來看，我國可控核聚變研究發(fā)展處于什么水平？近幾年來關(guān)鍵技術(shù)突破體現(xiàn)在哪些方面？
段旭如：我國核聚變研發(fā)取得了長足進(jìn)步，尤其是自2006年參加國際熱核聚變實驗堆ITER計劃（國際熱核聚變實驗堆計劃，是全球規(guī)模最大的國際科技合作項目，旨在驗證聚變能和平利用的可行性）以來，相關(guān)科研實力得到了極大提升。在核聚變科研方面培養(yǎng)了一批具有國際視野的人才，建成了多座國際先進(jìn)的研發(fā)平臺，核聚變技術(shù)已從過去的跟跑到并跑，到部分技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，已位于國際第一方陣，與國際同步處于科學(xué)研究向?qū)嶒灦压こ舔炞C過渡的關(guān)鍵階段。
近年來，我國核聚變研究取得了一系列重要進(jìn)展。在裝置運行方面，國內(nèi)當(dāng)前規(guī)模最大、參數(shù)能力最高的新一代“人造太陽”中國環(huán)流三號實現(xiàn)150萬安培等離子體電流高約束模、雙億度運行，刷新我國磁約束聚變裝置等離子體運行參數(shù)紀(jì)錄，標(biāo)志著我國磁約束核聚變研究向高性能聚變等離子體運行邁出重要一步。東方超環(huán)首次實現(xiàn)千秒級高約束模長時間放電，對于我國自主掌握托卡馬克放電控制技術(shù)具有重要意義。為釋放聚變堆研發(fā)風(fēng)險，我國正積極籌劃依托中國環(huán)流三號開展燃燒等離子體實驗，以夯實氘氚運行科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)，加快向?qū)嶒灦压こ屉A段邁進(jìn)。
同時，我國聚變堆關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)也取得了一系列重要進(jìn)展。在聚變堆“點火”所需的外部加熱技術(shù)方面，我國研發(fā)的射頻負(fù)離子源中性束實現(xiàn)單級加速電壓超160kV（千伏），平均束流密度超270A/m2（安培每平方米），技術(shù)指標(biāo)國際領(lǐng)先。在聚變堆涉核關(guān)鍵技術(shù)方面，我國ITER產(chǎn)氚包層系統(tǒng)率先通過了ITER設(shè)計評審，制造出全球首個全尺寸聚變堆產(chǎn)氚包層驗證模塊，率先完成ITER增強熱負(fù)荷第一壁全尺寸原型件認(rèn)證，并發(fā)布全球首項核聚變領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)。繼圓滿完成ITER托卡馬克主機安裝第一階段任務(wù)后，中核集團牽頭的中法聯(lián)合體與ITER進(jìn)一步簽署真空室模塊組裝合同SMSA（真空室模塊組裝合同），成為目前ITER項目主機安裝的主要承包商，這極大地提高了我國在國際大科學(xué)工程中的參與度和話語權(quán)，為我國下一步自主建造聚變實驗堆、示范堆奠定了基礎(chǔ)。
經(jīng)濟觀察報：國際上有多個國家提出加速聚變能商業(yè)化，中核集團對中國實現(xiàn)聚變發(fā)電的時間表是否有更新？關(guān)鍵里程碑如何設(shè)定？隨著人工智能等新技術(shù)融入，在時間上是否存在提前的可能性？
段旭如：從全球視野看，聚變能商業(yè)化已形成加速態(tài)勢。據(jù)國際原子能機構(gòu)《2025年世界聚變展望》報告，全球近40個國家推進(jìn)加速聚變能商業(yè)化。但聚變能商業(yè)化仍面臨多重挑戰(zhàn)，還需要一定時日。科學(xué)與技術(shù)層面仍需突破燃燒等離子體穩(wěn)態(tài)運行、耐高能中子轟擊及高熱負(fù)荷材料等難題；在產(chǎn)業(yè)生態(tài)上，還需解決產(chǎn)供鏈成熟性、經(jīng)濟可承受性、投資可持續(xù)性、監(jiān)管可適配性等問題。
具體而言，實現(xiàn)聚變能商業(yè)化運用，需經(jīng)歷6個階段：原理探索、規(guī)模實驗、燃燒實驗、實驗堆、示范堆、商用堆。目前我國聚變能正處于“燃燒實驗”階段，已具備開展相關(guān)實驗的等離子體參數(shù)及裝置運行等條件。預(yù)計到2027年底，中國環(huán)流三號綜合參數(shù)（聚變?nèi)朔e）將在當(dāng)前10的20次方量級的基礎(chǔ)上提升2至3倍，開展高性能等離子體實驗。
根據(jù)我國的技術(shù)和創(chuàng)新發(fā)展水平來推演，預(yù)計在2027年可開啟聚變能燃燒實驗研究；2030年左右，具備中國首個工程實驗堆的研發(fā)設(shè)計建造能力；2035年左右，將建成中國首個工程實驗堆；2045年左右，預(yù)計建成我國首個商用示范堆。
當(dāng)然，在時間上是否有可能提前，取決于技術(shù)的發(fā)展，上述時間表是按照今天的認(rèn)知來考慮和推演的。近幾年，人工智能已經(jīng)在等離子體運行監(jiān)測、控制及不穩(wěn)定性預(yù)測等研究中獲得初步驗證，有望解決等離子體控制難題，并且在聚變堆系統(tǒng)研發(fā)、運維等方面具有很大的發(fā)展空間和潛力。未來聚變能商業(yè)化，高溫超導(dǎo)磁體是很關(guān)鍵的技術(shù)部件，如果可以提供更強磁場，就會大幅提升等離子體性能，從而使得未來聚變堆規(guī)模變得更加緊湊，縮短建造周期、降低成本，加速技術(shù)迭代。
經(jīng)濟觀察報：可控核聚變從實驗室走向商業(yè)應(yīng)用，關(guān)鍵“卡點”是什么？
段旭如：可控核聚變從實驗室走向工程商業(yè)應(yīng)用，首要解決幾大關(guān)鍵大科學(xué)與工程技術(shù)難題，即燃燒等離子體穩(wěn)態(tài)運行、耐高能中子轟擊及高熱負(fù)荷材料、氚增殖與自持循環(huán)，以及高參數(shù)等離子體控制技術(shù)、高溫超導(dǎo)磁體技術(shù)、能量轉(zhuǎn)換技術(shù)等。此外，盡管核聚變具有固有安全特性，但仍需建立與之相匹配的聚變核安全監(jiān)管法律法規(guī)，以管理氚的滲透控制、放射性活化材料的處理等。最終，所有技術(shù)突破都必須通過經(jīng)濟性這一終極考驗，將建設(shè)和運維成本大幅降低，從而具備市場競爭力。
經(jīng)濟觀察報：中國聚變成立后，取得了哪些關(guān)鍵進(jìn)展？2026年及“十五五”期間的重點工作與戰(zhàn)略布局是什么？
段旭如：2025年7月，中核集團在核工業(yè)西南物理研究院基礎(chǔ)上牽頭組建中國聚變，重點布局大科學(xué)實驗、聚變堆材料研制等領(lǐng)域。
中國聚變在上海正式掛牌成立之后，完成中國聚變增資引戰(zhàn)與實體化運營，實現(xiàn)機構(gòu)、人員、制度、管理、能力“五到位”；加大超導(dǎo)磁體研發(fā)力度，掛牌成立超導(dǎo)磁體研發(fā)部，攻克高溫超導(dǎo)材料難加工成型問題，研制出大電流、高強度高溫超導(dǎo)CICC（電纜型超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體）導(dǎo)體樣品，為聚變能工程化商業(yè)化奠定基礎(chǔ)；推動中核集團聚變領(lǐng)域首席科學(xué)家當(dāng)選國際托卡馬克物理活動協(xié)調(diào)委員會（ITPACC，即國際托卡馬克物理活動協(xié)調(diào)委員會）主席和ITER理事會科技咨詢委員會（STAC）輪值主席。截至目前已有44家各類單位加入這一創(chuàng)新聯(lián)合體，涵蓋央企、民企、高校、科研院所，國際影響力與行業(yè)話語權(quán)顯著提升。目前聯(lián)合體已啟動“聚變堆超導(dǎo)磁體產(chǎn)業(yè)化”等重點項目，吸引社會資本參與。
2026年，中國聚變將正式發(fā)布“十五五”發(fā)展規(guī)劃，力爭主導(dǎo)國家科技重大專項，以更加強有力的改革破局舉措，加快創(chuàng)新范式變革、推進(jìn)新型研發(fā)機構(gòu)建設(shè)，加速推進(jìn)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)開發(fā)取得新突破，構(gòu)建工程項目高效管理模式，快速推進(jìn)“兩地三區(qū)五高地”建設(shè)，發(fā)布“兩基地”項目一體化進(jìn)度計劃，完成可研批復(fù)，實現(xiàn)“雙開工”，ITER計劃第一壁將實現(xiàn)批量生產(chǎn)。整個“十五五”期間，中國聚變將實現(xiàn)我國首次聚變?nèi)紵龑嶒?、輸?0MW（兆瓦）級聚變功率，建成全球首座14MeV（兆電子伏特）聚變中子源輻照設(shè)施，建成全高溫超導(dǎo)緊湊型托卡馬克裝置，建成核聚變技術(shù)研發(fā)基地，建成數(shù)字聚變堆并完成實驗堆工程設(shè)計，完成ITER關(guān)鍵部件制造，壯大產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟，建成中核集團首家新型研發(fā)機構(gòu)。
經(jīng)濟觀察報：有人認(rèn)為可控核聚變是“終極能源解決方案”?？煽睾司圩兊母锩砸饬x體現(xiàn)在哪些方面？
段旭如：首先，可控核聚變的主要燃料氘（氫的同位素）在地球上“儲量”非常豐富，且分布廣泛。氘大量存在于海水中，每公升海水提取出的氘通過聚變反應(yīng)可釋放相當(dāng)于燃燒300公升汽油的能量；氚由于半衰期較短，在自然界中儲量有限，但其可通過中子轟擊鋰來制備。鋰在地殼、鹽湖和海水中，都大量存在。其次，可控核聚變具有固有安全與環(huán)境友好的特性，因核聚變反應(yīng)需達(dá)到上億度以上高溫等非?？量痰臈l件，如反應(yīng)故障時會因不滿足反應(yīng)條件而自動停止，無熔毀風(fēng)險。此外，放射性廢物極少且半衰期短，運行過程也不產(chǎn)生溫室氣體。核聚變能一旦實現(xiàn)商用，將大幅降低人類對化石能源依賴，因其資源豐富且分布廣泛，有望重塑全球能源體系與地緣政治格局，推進(jìn)人類科技進(jìn)步和生產(chǎn)方式變革，實現(xiàn)環(huán)境和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。
經(jīng)濟觀察報：核聚變能對于建設(shè)零碳社會有何作用？其何時能走入尋常百姓家？將給人們的生活帶來哪些變化？
段旭如：核聚變能有望成為建設(shè)零碳社會的核心支柱，可以提供穩(wěn)定、零碳的基荷電力以彌補風(fēng)電、光電等間歇性能源的不足。目前來看，核聚變要真正“走入尋常百姓家”仍需要時間攻克多項關(guān)鍵技術(shù)，預(yù)計將會在2050年前后實現(xiàn)商用。核聚變能有望深刻改變?nèi)祟惿?，屆時能源將極大豐富，生態(tài)環(huán)境將得到大幅改善。綠色制氫、垂直農(nóng)業(yè)、海水淡化和合成燃料等產(chǎn)業(yè)將興起，人工智能有望擺脫能源束縛得到飛速發(fā)展。諸如星際旅行等一批科幻場景或許可以在核聚變能的支持下成為現(xiàn)實。
經(jīng)濟觀察報：未來核聚變能將與風(fēng)電、光電等清潔能源形成怎樣的能源架構(gòu)？
段旭如：核聚變能最終將補上清潔能源體系中“穩(wěn)定、密集基荷能源”的最后一塊拼圖，核聚變能不是替代風(fēng)電、光電，而是與之構(gòu)成“基礎(chǔ)保障與靈活補充”的深度協(xié)同的能源架構(gòu)關(guān)系。未來的能源架構(gòu)如同一個超級農(nóng)場，核聚變是內(nèi)部的現(xiàn)代化全天候溫室，以穩(wěn)定、密集的方式持續(xù)產(chǎn)出，構(gòu)成體系的壓艙石。風(fēng)電、光電是依賴天時的廣闊露天田野，可以充分利用豐饒的自然饋贈，“收成”會有間歇波動。
經(jīng)濟觀察報：下一步，核聚變能與氫能等前沿清潔能源產(chǎn)業(yè)如何協(xié)同發(fā)展？
段旭如：未來核聚變能有望為氫能產(chǎn)業(yè)帶來根本性的成本革命，將使綠氫的生產(chǎn)成本大幅下降，激活全球性的綠色氫能貿(mào)易。核聚變能將提供穩(wěn)定、持續(xù)輸出的基荷電力。而氫則作為高效、靈活的二次能源載體與儲能介質(zhì)，將能量輸送、分配并應(yīng)用于電力網(wǎng)絡(luò)難以直接覆蓋的場景。二者的深度協(xié)同，將形成一個兼具穩(wěn)定性、韌性、靈活性的清潔能源體系。
經(jīng)濟觀察報：你對我國可控核聚變下一步發(fā)展，還有什么建議？
段旭如：可控核聚變是戰(zhàn)略性前沿科技，具有技術(shù)難度大，投資成本高，研發(fā)周期長等特點。面臨可控核聚變核心技術(shù)的挑戰(zhàn)以及我國在該領(lǐng)域存在的短板等問題，一方面，需要在國家層面建立合適的機制，協(xié)調(diào)好現(xiàn)有有限的優(yōu)勢力量，集智創(chuàng)新，協(xié)同攻關(guān)相關(guān)“卡脖子”技術(shù)。另一方面，需要充分發(fā)揮我國新型舉國體制的優(yōu)勢，統(tǒng)籌配置資源，集中力量自主攻堅研發(fā)聚變實驗堆。要充分發(fā)揮工業(yè)界和企業(yè)集團科技創(chuàng)新主體等優(yōu)勢作用，推動聚變堆工程技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。尤其是利用我國現(xiàn)有完整的核工業(yè)體系的優(yōu)勢和豐富的核工程經(jīng)驗，發(fā)揮企業(yè)在工程設(shè)計、材料生產(chǎn)、裝備制造等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)賦能優(yōu)勢，聚焦核工程技術(shù)在聚變堆全生命周期的關(guān)鍵作用，推進(jìn)我國可控核聚變事業(yè)發(fā)展。
責(zé)任編輯：江蓬新
