民營(yíng)企業(yè)入局，激活可控核聚變探索生態(tài)

1月20日，有“人造太陽(yáng)”之稱的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST），在安徽合肥首次完成1億攝氏度1000秒“高約束模燃燒”?！皟|度千秒”的里程碑創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，也標(biāo)志著我國(guó)聚變能源研究實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)科學(xué)向工程實(shí)踐的重大跨越。

2025年恰逢中國(guó)核工業(yè)創(chuàng)建70周年。在中國(guó)工程院院士葉奇蓁看來(lái)，當(dāng)下我國(guó)核能發(fā)展處于重要的戰(zhàn)略機(jī)遇期，而聚變堆是世界各大國(guó)高度合作與競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)領(lǐng)域。

因無(wú)限、清潔和安全的特性，可控核聚變被認(rèn)為是解決人類能源問(wèn)題的終極方案。中信證券相關(guān)研報(bào)認(rèn)為，在技術(shù)路徑基本打通、各國(guó)持續(xù)加大投入的背景下，預(yù)計(jì)2030—2035年全球核聚變裝置市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到2.26萬(wàn)億元。民營(yíng)企業(yè)和社會(huì)資本爭(zhēng)相進(jìn)入核聚變領(lǐng)域，與央企“國(guó)家隊(duì)”優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、共同促進(jìn)聚變商業(yè)化落地，給中國(guó)核聚變研發(fā)加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力持續(xù)注入新活力。

聚變能源研發(fā)多輪驅(qū)動(dòng)

“根據(jù)我國(guó)核聚變發(fā)展路線規(guī)劃，將在2050年前后建成聚變商用電站，實(shí)現(xiàn)聚變堆商用發(fā)電?！敝袊?guó)核學(xué)會(huì)核聚變與等離子體物理分會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)劉永曾表示。

1955年，錢(qián)三強(qiáng)等科學(xué)家就提議開(kāi)展中國(guó)自己的可控核聚變研究；1983年，“熱堆—快堆—聚變堆”核能“三步走”戰(zhàn)略正式提出，聚變堆成為遠(yuǎn)期建設(shè)的主力堆型；1998年，我國(guó)立項(xiàng)了全世界第一臺(tái)全超導(dǎo)非圓截面的托卡馬克裝置HT-7U，即EAST的前身；2003年，我國(guó)參與國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃（ITER）談判，2007年正式加入該計(jì)劃，走上國(guó)際舞臺(tái)。

當(dāng)下，“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)作為能源消費(fèi)大國(guó)，對(duì)清潔能源需求迫切，基于長(zhǎng)遠(yuǎn)的能源需求，聚變能源成為解決問(wèn)題的核心變量之一。

在很多業(yè)內(nèi)專家看來(lái)，可控核聚變一旦實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地，或?qū)⑷缯羝麢C(jī)、電氣化的出現(xiàn)一樣，主導(dǎo)新一輪科技革命。

“大家總是說(shuō)核聚變能源還有很長(zhǎng)的路，就是因?yàn)樗y，但是一旦實(shí)現(xiàn)，整個(gè)人類社會(huì)都會(huì)隨之發(fā)生根本的變化?！眹?guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆實(shí)驗(yàn)包層委員會(huì)委員馮開(kāi)明說(shuō)。

馮開(kāi)明表示，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的探索和積累，我國(guó)在核聚變領(lǐng)域已形成“集中精力辦大事”的舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)。通過(guò)ITER計(jì)劃積累工程經(jīng)驗(yàn)，大幅提升了我國(guó)在核聚變領(lǐng)域科研技術(shù)、項(xiàng)目管理、專業(yè)人才培養(yǎng)等方面的能力，并已形成超導(dǎo)磁體、抗輻照材料等配套產(chǎn)業(yè)鏈?！拔覈?guó)目前已形成‘國(guó)家隊(duì)’加上企業(yè)和資本市場(chǎng)多輪驅(qū)動(dòng)的核聚變發(fā)展新格局，這是其他國(guó)家無(wú)法比擬的。”在他看來(lái)，我國(guó)在核聚變領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，是政策推動(dòng)與市場(chǎng)需求共振的結(jié)果。

2023年底，中核集團(tuán)牽頭成立可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體，秉承開(kāi)放、共建、共享的理念，加快推進(jìn)可控核聚變未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成員單位包含央企、科研院所、高校和民營(yíng)企業(yè)等。以清潔能源為主業(yè)的民營(yíng)企業(yè)新奧集團(tuán)正是其中一員。

“未來(lái)核聚變領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)，還要警惕單一技術(shù)路線的風(fēng)險(xiǎn)。民營(yíng)企業(yè)作為‘國(guó)家隊(duì)’的有益補(bǔ)充，在商業(yè)化落地上更加敏銳，適合進(jìn)行新型技術(shù)途徑的探索，如緊湊型聚變裝置、球形托卡馬克裝置、仿星器裝置、場(chǎng)反裝置、氫硼聚變等?！瘪T開(kāi)明表示，“新奧正在嘗試的球形環(huán)氫硼聚變，就是一種技術(shù)上的前瞻性創(chuàng)新?！?/p>

探路氫硼聚變新路線

和當(dāng)下核聚變領(lǐng)域主流的氘氚聚變不同，新奧選擇的是氫硼聚變路線。

2017年新奧基于過(guò)去從低碳向無(wú)碳能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的創(chuàng)新探索，對(duì)核聚變的各種路線和實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行全球調(diào)研，開(kāi)啟了核聚變研發(fā)的自主探索之旅。

“2017年我們就基本確定，要做‘無(wú)中子，低成本，燃料豐富，可商業(yè)化’的未來(lái)能源，可能就得走氫硼聚變路線?！毙聤W能源研究院院長(zhǎng)劉敏勝說(shuō)，“但是新奧不能‘紙上談兵’，要經(jīng)過(guò)充分的理論研究和實(shí)踐驗(yàn)證。”

從2017年到2022年的5年時(shí)間里，新奧求知若渴，遍訪相關(guān)研究機(jī)構(gòu)，參加所有能“夠得上”的會(huì)議，如海綿吸水一般汲取知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)基于可控核聚變商業(yè)化的探索初衷，新奧搭建多個(gè)裝置，測(cè)試不同實(shí)現(xiàn)方式，判斷每一階段需要解決哪些技術(shù)問(wèn)題，氫硼聚變的路線圖逐漸明朗。

2022年7月，新奧正式確定球形環(huán)氫硼聚變的技術(shù)路線。因?yàn)楦唠y度、高風(fēng)險(xiǎn)、高成本、研究機(jī)構(gòu)極少，這一路線曾面臨不少質(zhì)疑。

2023年3月，《自然—通訊》的一篇論文稱，日本國(guó)立聚變科學(xué)研究所和美國(guó)TAE技術(shù)公司攜手，首次在磁約束聚變等離子體中實(shí)現(xiàn)了氫硼聚變實(shí)驗(yàn)。這也更堅(jiān)定了新奧深耕氫硼聚變技術(shù)路線的決心。

新奧自主設(shè)計(jì)建造的我國(guó)首座中等規(guī)模球形托卡馬克聚變實(shí)驗(yàn)裝置——“玄龍-50”穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)運(yùn)行4年后，于2024年升級(jí)為“玄龍-50U”，快速躋身大型磁約束實(shí)驗(yàn)平臺(tái)先進(jìn)行列。同時(shí)，新奧并行開(kāi)展整體參數(shù)國(guó)際領(lǐng)先的球形環(huán)氫硼聚變新裝置“和龍”的建設(shè)，預(yù)計(jì)2027年建成，旨在探索氫硼聚變中的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

“‘玄龍-50U’的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度比預(yù)期快。我們將原本計(jì)劃在‘和龍-2’上開(kāi)展的氫硼聚變反應(yīng)，提前到在‘玄龍-50U’上實(shí)現(xiàn)?！眲⒚魟僬f(shuō)。

馮開(kāi)明表示，民營(yíng)企業(yè)運(yùn)作效率高，決策機(jī)制靈活，能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)快速迭代。這恰好在新奧實(shí)踐上得到了驗(yàn)證。

推動(dòng)核聚變研究開(kāi)放生態(tài)

經(jīng)過(guò)數(shù)年的探索實(shí)踐，新奧愈發(fā)認(rèn)識(shí)到，聚變是一個(gè)極其復(fù)雜的大科學(xué)工程，需要長(zhǎng)周期的開(kāi)放溝通、交流合作，整合全球智慧，推動(dòng)不同技術(shù)路線兼容共濟(jì)、協(xié)同發(fā)展。

新奧已沉淀出“求真務(wù)實(shí)、引領(lǐng)突破、生態(tài)共贏”的科研創(chuàng)新文化。開(kāi)放要覆蓋政、產(chǎn)、學(xué)、研，也要輻射國(guó)內(nèi)外。“我們歡迎國(guó)內(nèi)外專家提出的各類意見(jiàn)，新奧才能以不到300人的團(tuán)隊(duì)，吸引數(shù)千人的生態(tài)伙伴一起做?！眲⒚魟僬f(shuō)。

新奧的合作伙伴中，北京大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)等高等學(xué)府與其共建科技創(chuàng)新中心，通過(guò)聚變物理和人工智能等學(xué)科交叉，加速實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，培養(yǎng)后備人才；在和產(chǎn)業(yè)鏈上下游的多家國(guó)企和民營(yíng)企業(yè)合作過(guò)程中，新奧也愈發(fā)感受到行業(yè)內(nèi)外對(duì)可控核聚變創(chuàng)新的熱情。從大型國(guó)企龍頭到專精特新企業(yè)，當(dāng)意識(shí)到新奧是在探索能源未來(lái)時(shí)，眾多合作伙伴都曾表示不計(jì)成本也要支持。

在可控核聚變這條賽道上，正在形成“國(guó)家隊(duì)”與民營(yíng)企業(yè)戰(zhàn)略互補(bǔ)的開(kāi)放生態(tài)。新奧迎難而上、持續(xù)投入的實(shí)踐，既是中國(guó)可控核聚變商業(yè)化多元探索的縮影，也是民營(yíng)企業(yè)與國(guó)家戰(zhàn)略同頻共振的創(chuàng)新樣本。

在馮開(kāi)明看來(lái)，國(guó)家隊(duì)和民營(yíng)企業(yè)缺一不可。“國(guó)家隊(duì)”是核聚變能從0到1核心突破的推動(dòng)者，民營(yíng)企業(yè)更可能成為從1到100放大市場(chǎng)化和創(chuàng)新化的加速器。

可控核聚變探索過(guò)程中，一直流傳著“永遠(yuǎn)需要50年”的魔咒。越來(lái)越多民營(yíng)企業(yè)加入聚變研究領(lǐng)域，雖然面臨研發(fā)周期長(zhǎng)、投入資金巨大、短期無(wú)法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的難題，但他們都堅(jiān)持長(zhǎng)期主義的戰(zhàn)略定力，懷抱產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)的使命，利用各自優(yōu)勢(shì)不斷努力，匯入中國(guó)聚變研發(fā)的生態(tài)，正在形成促進(jìn)中國(guó)可控核聚變?cè)缛諏?shí)現(xiàn)商業(yè)化的合力。