國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)等離子體裝配現(xiàn)場(chǎng) 中國(guó)國(guó)際核聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心供圖

全超導(dǎo)托卡馬克(EAST)是我國(guó)自行設(shè)計(jì)研制的世界上第一個(gè)全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置痴荐，

又稱“東方超環(huán)”或“人造小太陽(yáng)”血柳。圖為全超導(dǎo)托卡馬克(EAST)全景。 視覺(jué)中國(guó)供圖

國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)是目前世界上最大的核聚變計(jì)劃蹬昌。圖為ITER施工現(xiàn)場(chǎng)混驰。

中國(guó)國(guó)際核聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心供圖

隨著核聚變研究的不斷深入，我國(guó)很多相關(guān)技術(shù)獲得突破皂贩。在科技創(chuàng)新越來(lái)越需要協(xié)同作戰(zhàn)的今天捣柿，發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)，更有耐力、能長(zhǎng)期投入的“國(guó)家隊(duì)”和更靈活疚都、試錯(cuò)成本更低的民營(yíng)企業(yè)發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)蝶桑，密切合作，推動(dòng)形成良好創(chuàng)新生態(tài)哥笤。

核聚變領(lǐng)域又獲重要突破窄切。

有史以來(lái)第一次，人類實(shí)現(xiàn)了核聚變反應(yīng)的凈能量增益——北京時(shí)間12月13日23時(shí)协悼，美國(guó)能源部宣布炫胡，其下屬勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)12月5日在國(guó)家點(diǎn)火設(shè)施(以下簡(jiǎn)稱NIF)進(jìn)行了歷史上第一次可控核聚變實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了“核聚變點(diǎn)火”残昔，該反應(yīng)產(chǎn)生的能量超過(guò)所消耗的能量狗城，獲得了“能量?jī)粼鲆?rdquo;(Q>1)。

倫敦帝國(guó)理工學(xué)院慣性聚變研究中心聯(lián)合主任杰里米·奇滕登(Jeremy Chittenden)評(píng)價(jià)稱物即，這是一件大事蚊楞，但僅“相當(dāng)于燒開10壺水”的水平，為了使這項(xiàng)技術(shù)能夠發(fā)揮發(fā)電站的作用寿烟，還需要多得多的能源澈驼。

盡管因此歡呼人類離實(shí)現(xiàn)可控核聚變商用又進(jìn)一大步還為時(shí)尚早，但該事件再次引發(fā)人們對(duì)核聚變的關(guān)注筛武。

今年10月缝其，我國(guó)新一代“人造太陽(yáng)”托卡馬克裝置(HL-2M)等離子體電流突破100萬(wàn)安培(1兆安)，創(chuàng)造了我國(guó)可控核聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄畅铭。

與此同時(shí)氏淑，核聚變工業(yè)協(xié)會(huì)(FIA)一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)顯示勃蜘，全球有超過(guò)30家公司正在致力于實(shí)現(xiàn)核聚變的商業(yè)化硕噩，目前這些公司已共計(jì)獲得了超過(guò)50億美元的融資。

持續(xù)的重大技術(shù)突破缭贡，日益活躍的資本活動(dòng)炉擅，“人造太陽(yáng)”持續(xù)升溫。這一次阳惹，“人類距離實(shí)現(xiàn)可控核聚變永遠(yuǎn)還有30年”的段子會(huì)被改寫嗎?

終極能源不易得

核聚變被稱為清潔能源的“圣杯”谍失。它是模仿太陽(yáng)的原理，使兩個(gè)較輕的原子核結(jié)合成一個(gè)較重的原子核琢播，結(jié)合期間釋放出大量能量铝比。與化石能源相比，核聚變反應(yīng)不排放二氧化碳茄颈，與目前廣泛應(yīng)用的核能(核裂變)相比穷筒，核聚變既不會(huì)產(chǎn)生核廢料，輻射也極小去柿。

如果能夠制造一個(gè)“人造太陽(yáng)”用來(lái)發(fā)電弦撤，人類就能夠徹底實(shí)現(xiàn)能源自由僻一。

上世紀(jì)末，國(guó)際能源署給能源領(lǐng)域的2000個(gè)科學(xué)家發(fā)了一份調(diào)查問(wèn)卷鼠基，其中一個(gè)問(wèn)題是“人類的終極能源是什么”冀肆。最終，約20%的人寫了“可再生能源”假怔，剩下近80%的回答凄恤，都是“核聚變”。

但這條路不好走怕收。

在核裂變的方向上夯秃，人類研究出了原子彈;在核聚變的方向上，氫彈得以誕生痢艺。原子彈試爆成功9年后仓洼，人類就掌控了核裂變的能量，并用于發(fā)電堤舒。而人類自1952年第一顆氫彈試爆成功開始色建，就踏上了可控核聚變的研究之路，可直到70年后的今天舌缤，依然無(wú)法掌控這種巨大的能量之源箕戳。

難在“可控”二字。具體來(lái)說(shuō)国撵，科學(xué)家需要在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境內(nèi)創(chuàng)造出像太陽(yáng)那樣的極高溫陵吸、高壓的環(huán)境，才能讓燃料加熱到離子化產(chǎn)生聚變介牙。如何讓等離子體加熱到1億度呢?地球上最耐熱的金屬幾千度就熔化了壮虫，用什么容器能將核聚變幾萬(wàn)個(gè)幾千度的等離子體“裝住”?又如何讓這高溫的等離子體發(fā)出電來(lái)呢?這些都是可控核聚變需要解決的難題。

因?yàn)樘y环础，在科學(xué)家們的預(yù)言中囚似，距離實(shí)現(xiàn)可控核聚變永遠(yuǎn)“還要30年”。

各國(guó)都在“種太陽(yáng)”

困難從不是科學(xué)家停止探索的理由岗翔。

20世紀(jì)中葉幌蹈，蘇聯(lián)科學(xué)家研制出了一種利用磁約束來(lái)實(shí)現(xiàn)可控核聚變的環(huán)形容器。這種名為托卡馬克的裝置蹲鱼，為可控核聚變技術(shù)的突破打開了一扇大門转迷。

同一時(shí)期，物理學(xué)家將愛因斯坦的“受激輻射”理論變成現(xiàn)實(shí)哲耐，激光出現(xiàn)了乞易。這一重大發(fā)明有力推動(dòng)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，也使可控核聚變研究有了一種新手段——慣性約束核聚變。

目前铁蒋，磁約束核聚變與慣性約束核聚變被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)可控核聚變的兩種重要方式祭啸。磁約束核聚變這一路線的主攻方向是以國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)和歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆(JET)為代表的托卡馬克裝置。NIF則是基于慣性約束核聚變?cè)淼拇硌b置之一魏刘。

從全世界范圍看俐逛，磁約束是實(shí)現(xiàn)可控核聚變更主流的方案。“種太陽(yáng)”绊含，托卡馬克裝置被寄予厚望桑嘶。

上世紀(jì)90年代，美歐日先后建成3個(gè)大的托卡馬克裝置躬充，均實(shí)現(xiàn)在三五秒鐘的時(shí)間內(nèi)維持核聚變反應(yīng)逃顶，且可重復(fù)。這意味著充甚，科學(xué)上的可行性在實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證以政。

整體而言，不論是經(jīng)濟(jì)投入還是科學(xué)難度伴找，磁約束核聚變研究都是一項(xiàng)難度太高的項(xiàng)目盈蛮，需要國(guó)際合作。1985年技矮，美蘇牽頭啟動(dòng)國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃抖誉，這是目前世界上最大的核聚變計(jì)劃。由于牽涉國(guó)家利益較多衰倦，直到2006年袒炉，ITER反應(yīng)堆正式啟動(dòng)建設(shè)，目的是由中國(guó)验恕、歐盟思早、印度、日本虑涣、韓國(guó)层阎、俄羅斯、美國(guó)等七個(gè)成員方在法國(guó)共同建造一個(gè)托卡馬克型聚變實(shí)驗(yàn)堆坪逃，探索和平利用聚變能發(fā)電的科學(xué)和工程技術(shù)可行性。

ITER最終目標(biāo)是以50兆瓦的輸入功率冤兄，從反應(yīng)堆持續(xù)獲得500兆瓦的巨變功率——相當(dāng)于一個(gè)中型燃煤電廠的規(guī)模咬钝。

中國(guó)可控核聚變的研究與世界幾乎同步。

上世紀(jì)50年代沮汇，中國(guó)開啟核聚變研究哈堵。1965年，我國(guó)在四川樂(lè)山建成核聚變研究基地——西南物理研究所(今中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院)。

1984年比荡，中國(guó)環(huán)流器一號(hào)(HL-1)的建成多尺，被認(rèn)為是我國(guó)核聚變研究史上的重要里程碑。這是中國(guó)核聚變歷史上的第一座大科學(xué)裝置嘱巾，為中國(guó)自主設(shè)計(jì)憨琳、建造、運(yùn)行“人造太陽(yáng)”培養(yǎng)了大批人才旬昭，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)篙螟。

上世紀(jì)90年代，我國(guó)用羽絨服问拘、牛仔褲遍略、瓷器等生活物資，換了蘇聯(lián)價(jià)值1800萬(wàn)盧布的t-7的半超導(dǎo)托卡馬克裝置骤坐。1994年绪杏，更名為“ht-7”的大科學(xué)裝置成功研制，中國(guó)成為繼俄纽绍、法寞忿、日之后第四個(gè)擁有超導(dǎo)托卡馬克裝置的國(guó)家。

如今顶岸，中國(guó)已有多座成功運(yùn)行的國(guó)產(chǎn)托卡馬克裝置 腔彰。

其中，中國(guó)自主設(shè)計(jì)的東方超環(huán)EAST拿酱，是世界首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克裝置侄俐，坐落于中國(guó)科學(xué)院合肥等離子體物理研究所。

2021年12月企恢，EAST實(shí)現(xiàn)1056秒的長(zhǎng)脈沖高參數(shù)等離子體運(yùn)行呆埃，這是目前世界上托卡馬克裝置高溫等離子體運(yùn)行的最長(zhǎng)時(shí)間。

中國(guó)國(guó)際核聚變能源計(jì)劃執(zhí)行中心主任羅德隆在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示弓聋，總體而言视片，目前包括ITER在內(nèi)，聚變能正處在開發(fā)階段纷炼。要想真正實(shí)現(xiàn)聚變能的商業(yè)應(yīng)用赢凫，需要克服高溫(超過(guò)上億度)等離子體約束、承受高溫及強(qiáng)輻射聚變材料和聚變?nèi)剂?氚)循環(huán)增殖三大難題桂葛。

資本聞風(fēng)而動(dòng)

“國(guó)家隊(duì)”快馬加鞭的同時(shí)样矢，資本和私營(yíng)企業(yè)也迅速跟進(jìn)，他們希望能更快造出可用秀裂、成本適中的設(shè)備那岁。

四五年前冗美，可控核聚變這一投資方向就已出現(xiàn)在中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊的投資方向PPT中。

“沒(méi)想到這么快就等到了投資機(jī)會(huì)析二。”米磊坦言粉洼。

2022年2月，星環(huán)聚能創(chuàng)始人陳銳和清華大學(xué)工程物理系副教授叶摄、星環(huán)聚能技術(shù)發(fā)明人譚熠到米磊辦公室與他聊了兩個(gè)小時(shí)属韧。“我們一直在探討技術(shù)，聊完后准谚，就決定投了挫剑。”米磊說(shuō)。

機(jī)會(huì)源于過(guò)去幾年核聚變領(lǐng)域的技術(shù)突破柱衔。

米磊認(rèn)為樊破，科學(xué)理論已經(jīng)證明可控核聚變的可行性，近些年高溫超導(dǎo)技術(shù)的突破唆铐，讓可控核聚變的建設(shè)成本大幅壓縮哲戚，給了創(chuàng)業(yè)企業(yè)機(jī)會(huì)。

能量奇點(diǎn)能源科技(上海)有限公司的官網(wǎng)稱：過(guò)去十年艾岂，隨著高溫超導(dǎo)應(yīng)用技術(shù)顺少、先進(jìn)等離子體物理、人工智能和高性能計(jì)算等多領(lǐng)域的技術(shù)突破以赤，人類已首次基本具備了實(shí)現(xiàn)聚變能源商業(yè)化的科學(xué)條件磕裂。

“磁約束核聚變是一個(gè)龐大的涉核工程，涵蓋的技術(shù)領(lǐng)域太多劣饺，包括電印姑、磁、真空契片、微波狮贪、材料等眾多學(xué)科，隨著聚變研究的不斷深入汛欺，我國(guó)有很多相關(guān)技術(shù)獲得突破尾杆，其中最明顯的是超導(dǎo)技術(shù)。”羅德隆說(shuō)琉语。

這些突破讓中小型核聚變裝置建設(shè)成為可能狗丙。

羅德隆舉例說(shuō)，英國(guó)托卡馬克能源公司利用高溫超導(dǎo)強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)研發(fā)的小型聚變裝置只有幾米寬镜伪，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn);美國(guó)聯(lián)邦聚變系統(tǒng)公司(CFS)采用3D打印技術(shù)制造小型緊湊的聚變反應(yīng)堆扼褪，用于航天器的能源供應(yīng);微軟、亞馬遜粱栖、谷歌等互聯(lián)網(wǎng)公司將超算技術(shù)應(yīng)用于理論模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析话浇，加速聚變研究等。

資本聞風(fēng)而動(dòng)闹究。

2019年幔崖，名為“能源生產(chǎn)球形托卡馬克”(STEP)的項(xiàng)目在英國(guó)啟動(dòng)，最初5年投入2.22億英鎊用于設(shè)計(jì)開發(fā)渣淤。負(fù)責(zé)監(jiān)督這項(xiàng)工作的英國(guó)原子能管理局表示赏寇，STEP最早可能在2032年開始建設(shè)，2040年開始運(yùn)營(yíng)价认。

同年嗅定，加拿大公司General Fusion獲得了一筆高達(dá)1億美元的投資。據(jù)稱用踩，這只是總計(jì)1.92億美元的大額交易的一部分渠退，實(shí)際數(shù)字可能更高。

2021年脐彩，美國(guó)清潔能源公司Helion Energy宣布完成5億美元的E輪融資论艰，另外還有17億美元的承諾與特定的里程碑掛鉤。

也就是在這一年发刨，核聚變領(lǐng)域收到迄今為止最大的一筆私人投資勇袋。CFS從包括老虎環(huán)球管理和比爾·蓋茨在內(nèi)的投資者那里獲得近20億美元融資。投資方希望將核聚變商業(yè)化太队，并在2030年初將其并入電網(wǎng)淑助。

《華爾街日?qǐng)?bào)》援引業(yè)內(nèi)人士的話稱：“一波又一波的資金涌入到核聚變領(lǐng)域當(dāng)中，這正是核聚變工業(yè)擴(kuò)張的信號(hào)痢玖。”

在國(guó)內(nèi)光稽，2016年，河北新奧集團(tuán)股份有限公司開始探索核聚變技術(shù)砍没，并于2019年實(shí)現(xiàn)球形托卡馬克聚變實(shí)驗(yàn)裝置——新奧“玄龍-50”第一次等離子體放電懒竖，正式啟動(dòng)物理實(shí)驗(yàn)。

今年上半年鸥司，星環(huán)聚能舅洋、能量奇點(diǎn)這兩家成立不足1年的商業(yè)可控核聚變企業(yè)被投資機(jī)構(gòu)爭(zhēng)搶，相繼完成數(shù)億元首輪融資培愁，投資方囊括了順為資本著摔、中科創(chuàng)星等十余家國(guó)內(nèi)資本。下半年定续，核心成員脫胎于上海交通大學(xué)高溫超導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的翌曦科技完成5000萬(wàn)元種子輪融資谍咆，本輪融資由中科創(chuàng)星領(lǐng)投，合力投資私股、泓昇基金等跟投摹察。

“spaceX時(shí)代”已到來(lái)?

“實(shí)現(xiàn)可控核聚變是中學(xué)時(shí)代就萌發(fā)的人生夢(mèng)想恩掷。”譚熠說(shuō)，從事了20年聚變研發(fā)供嚎，非常清楚可控核聚變面臨的大量困難黄娘，但隨著認(rèn)識(shí)的深入，也意識(shí)到這些困難并非無(wú)法克服克滴。

星環(huán)聚能的技術(shù)來(lái)自運(yùn)行了20年的清華大學(xué)球形托卡馬克探索裝置SUNIST逼争。目前，星環(huán)聚能已完成與清華大學(xué)合作的球形托卡馬克主機(jī)裝配劝赔，即將開始各項(xiàng)調(diào)試誓焦。“在獲得監(jiān)管部門相關(guān)的許可文件之后，將爭(zhēng)取盡快開始運(yùn)行诸痢。”譚熠說(shuō) ,有緊迫感怕猖，競(jìng)爭(zhēng)壓力明顯。

今年3月份矢锯，能量奇點(diǎn)就在其公眾號(hào)中宣布岔歼，與我國(guó)可控核聚變領(lǐng)域的主力軍中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院簽署了協(xié)議，雙方計(jì)劃共同研發(fā)全球首臺(tái)基于全高溫超導(dǎo)磁體的托卡馬克跛猛，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的科學(xué)和工程目標(biāo)帘既。

在米磊看來(lái)，當(dāng)下的可控核聚變儡绩，很像幾年前的商業(yè)航天領(lǐng)域顷敞。“一個(gè)新的方向，肯定有很大風(fēng)險(xiǎn)鹿磁，但必須有人去嘗試蒜吱。”米磊舉例，美國(guó)航空航天局(NASA)沒(méi)有做可回收火箭骆喉，但太空探索技術(shù)公司(spaceX)做成功了诚凰，持續(xù)引領(lǐng)著太空領(lǐng)域的商業(yè)化。

確如米磊所說(shuō)哀澈，埃隆·馬斯克創(chuàng)辦的spaceX牌借，用比NASA少得多的經(jīng)費(fèi)和快得多的速度開發(fā)出了可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭，極大地降低了太空運(yùn)輸?shù)某杀靖畎矗_創(chuàng)了載人航天的私營(yíng)時(shí)代膨报。

這不是他一個(gè)人的觀點(diǎn)。加拿大核聚變公司GF的首席執(zhí)行官莫里(Mowry)甚至認(rèn)為适荣，“聚變行業(yè)的spaceX時(shí)刻”已經(jīng)到來(lái)现柠。

從投資人角度看，米磊說(shuō)弛矛，一旦實(shí)現(xiàn)商業(yè)化够吩，可控核聚變的邊際收益將足夠高比然，即使失敗，對(duì)國(guó)家和團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)也會(huì)有很多收獲废恋，“培養(yǎng)了人才谈秫，積累了專利扒寄、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)鱼鼓。”

米磊還從更高層面看待創(chuàng)業(yè)企業(yè)的加入。“在科技創(chuàng)新越來(lái)越需要協(xié)同作戰(zhàn)的今天木冈，正如中央所強(qiáng)調(diào)的半摔，我們需要發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)，讓更有耐力演易、能長(zhǎng)期投入的‘國(guó)家隊(duì)’和更靈活脏偏、試錯(cuò)成本更低的民營(yíng)企業(yè)發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，密切合作坝偶，形成良好創(chuàng)新生態(tài)掺胖。”

“由民營(yíng)企業(yè)主導(dǎo)的緊湊型項(xiàng)目較為靈活，可快速適應(yīng)不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)和新發(fā)現(xiàn)醉檐。”羅德隆說(shuō)盾叭，通過(guò)技術(shù)融合創(chuàng)新，發(fā)展不同的可控核聚變方法和設(shè)計(jì)理念勿镇，更新迭代速度快肄高，商業(yè)化成本低，對(duì)實(shí)現(xiàn)核聚變領(lǐng)域核心技術(shù)突破和加快核聚變商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程具有重要的推動(dòng)作用蚂兴。

華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院聚變與等離子體研究所教授張明也表示柒浙，民營(yíng)資本目前主要以投資核聚變新路線為主。目前新的核聚變路線雖然也面臨很多問(wèn)題章姓，但若能在新路線的探索過(guò)程中發(fā)現(xiàn)新的物理機(jī)制佳遣，與現(xiàn)有路線有機(jī)結(jié)合，亦可為核聚變能研發(fā)提供新的思路凡伊。

譚熠表示零渐，引進(jìn)民間資本，還有很重要的一點(diǎn)窗声，希望建造一個(gè)核聚變?nèi)瞬诺男钏亍?/p>

粗略估計(jì)相恃，我國(guó)每年畢業(yè)的磁約束核聚變方向博士生大約100名。

譚熠坦言笨觅，自己所在實(shí)驗(yàn)室每年培養(yǎng)的學(xué)生里拦耐，很多轉(zhuǎn)行公務(wù)員、其他技術(shù)領(lǐng)域甚至金融见剩。“如果沒(méi)有對(duì)口且較為體面的就業(yè)機(jī)會(huì)杀糯，大家轉(zhuǎn)行是可以理解的扫俺。但正如中國(guó)工程院院士李建剛特別擔(dān)心的，如果有一天國(guó)家決定建設(shè)中國(guó)的聚變商業(yè)堆固翰，人都叫不齊怎么辦?”

“隨著民間資本加入涉姆，核聚變方向變得更加有吸引力，也能夠讓有夢(mèng)想的人在實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的路上走得更遠(yuǎn)一些治盆。”譚熠表示绳弯，希望大家在做這種有風(fēng)險(xiǎn)的事情時(shí)，能夠獲得體面的報(bào)酬矫摸，少一點(diǎn)后顧之憂耗砖，大膽地往前沖。

“目前我國(guó)在核聚變理論烧锋、實(shí)驗(yàn)和工程領(lǐng)域仍然存在較大的人才缺口廉旅。”羅德隆也表示，民營(yíng)資本的加入密梯，可以充分發(fā)揮工程能力優(yōu)勢(shì)桌苔，助力構(gòu)建一個(gè)科學(xué)合理、布局全面的磁約束核聚變科學(xué)與工程研究和技術(shù)研發(fā)的人才培養(yǎng)體系安影。

無(wú)論如何腻喇，人類追逐“終極能源”的腳步越來(lái)越快。蘇聯(lián)物理學(xué)家岸裙、托卡馬克之父列夫·阿齊莫維奇(Lev Artsimovich)說(shuō)過(guò)一句至理名言：“當(dāng)整個(gè)社會(huì)都需要的時(shí)候猖败，聚變就會(huì)實(shí)現(xiàn)。”

這一天降允，或許不再遙遠(yuǎn)恩闻。

李建剛則堅(jiān)信：“在我的有生之年，一定有一盞燈能被聚變之能點(diǎn)亮剧董。這一盞燈幢尚，一定要，也只能在中國(guó)翅楼。”