全球核聚變： 能源革命的終極方案與中國作為

20世紀(jì)50年代起，全球科研人員投身于被譽(yù)為“人造太陽”的探索之旅——可控核聚變發(fā)展之路，試圖將蘊(yùn)藏于原子核深處的萬億能量轉(zhuǎn)化為永續(xù)的清潔能源。核聚變技術(shù)因其巨大的能量潛力、近乎無限的燃料供應(yīng)以及零碳排放的特性，被視為破解當(dāng)前全球能源困局和應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)的“終極答案”。如今，隨著國際熱核聚變實驗堆（ITER）項目的穩(wěn)步推進(jìn)、美國國家點(diǎn)火裝置（NIF）在激光點(diǎn)火技術(shù)上的突破，以及中國“人造太陽”EAST屢創(chuàng)高溫等離子體運(yùn)行紀(jì)錄，人類距離實現(xiàn)可控核聚變這一終極能源夢想已不再遙遠(yuǎn)。然而，核聚變技術(shù)的商業(yè)化仍面臨諸多挑戰(zhàn)，包括材料耐受性、氙燃料循環(huán)和工程設(shè)計復(fù)雜性等問題。這些問題的解決不僅需要全球科學(xué)家的共同努力，更需要各國政府的政策支持和國際間的深度合作。

一、核聚變的科學(xué)原理與潛力

核聚變是指將輕原子核（如氘、氘）在超高溫高壓下融合，釋放出巨大能量的過程。這一過程與太陽內(nèi)部的能量產(chǎn)生機(jī)制類似，因此核聚變也被稱為“人造太陽”。

核聚變具有顯著的優(yōu)勢。與水電、風(fēng)電、太陽能等清潔能源相比，核能以其良好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性具有其他能源不可比擬的優(yōu)越性，成為解決能源短缺問題、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的不可替代的重要能源。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。首先，聚變堆對環(huán)境友好。核聚變不會向大氣中排放 與水二氧化碳或其他溫室氣體，因此，與核裂變一起，可以作為一種低碳能源在未來發(fā)揮減緩氣候變化的作用。另外，聚變堆發(fā)電不會產(chǎn)生長壽命、高放射性的廢物，其在減輕核電站廢物管理壓力的同時，進(jìn)一步強(qiáng)化了對環(huán)境的保護(hù)。其次，聚變堆具有更優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性。聚變堆相較于熱堆與快堆，滿足全球一次能源消耗僅需消耗一個標(biāo)準(zhǔn)泳池的重水，其重水的消耗量遠(yuǎn)少于包含熱堆和快堆在內(nèi)的裂變電站，經(jīng)濟(jì)性更顯著。再次，聚變堆的安全性更高。聚變堆的運(yùn)行條件極為苛刻，達(dá)成聚變反應(yīng)的條件缺一不可，某一條件不滿足即會終止反應(yīng)，不存在失控和熔毀風(fēng)險。最后，聚變堆的燃料來源更加豐富。熱堆與快堆的反應(yīng)主要原料來自于天然鈾，其中熱堆能夠利用 0.7% 左右的天然鈾，快堆相較熱堆資源利用率有所上升，能夠利用 99.3% 左右的天然鈾，二者分別被認(rèn)為能夠解決百年尺度及千年尺度的能源問題，而聚變堆的反應(yīng)主要原料氘大量存在于海洋中，粗略估計可供人類使用百億年，或?qū)⒔鉀Q未來能源問題。

核聚變的潛力巨大，核聚變衍生產(chǎn)業(yè)鏈可能催生出萬億級市場，包括高溫超導(dǎo)材料、氘-鋰增殖技術(shù)、聚變中子源等領(lǐng)域。更為深遠(yuǎn)的影響是，核聚變能的永續(xù)性將重塑國際能源秩序，推動人類邁向可持續(xù)文明。

二、核聚變發(fā)展新動向

核聚變研究始于20世紀(jì)50年代左右，當(dāng)時科學(xué)家們首次提出了通過磁場約束等離子體實現(xiàn)核聚變的理論。1958年，蘇聯(lián)科學(xué)家發(fā)明了托卡馬克裝置，開啟了磁約束聚變研究的新紀(jì)元。此后，各國紛紛投人大量資源進(jìn)行核聚變研究。

（一）全球各國對聚變堆的重視程度日益提升

核聚變研究近年來受到了全球范圍內(nèi)的關(guān)注，并且獲得的重視程度仍在不斷上升。世界上主要核國家近年來均發(fā)布了有關(guān)聚變堆發(fā)展的戰(zhàn)略。如美國于2022年舉辦了聚變峰會，宣布未來十年為聚變能發(fā)展的關(guān)鍵期，將推動多方制定與實施聚變能發(fā)展戰(zhàn)略。2024年6月，美國發(fā)布了《聚變能源戰(zhàn)略 2024? ，計劃加大資金投入支持聚變能研究，推動聚變能商業(yè)化發(fā)展。英國在2021年、2023年分別發(fā)布了兩個聚變能國家戰(zhàn)略報告，在提出未來幾十年英國聚變堆發(fā)展的政策與目標(biāo)的同時，制定了將要在基礎(chǔ)設(shè)施、科研人才、投資等多方面推動英國聚變堆發(fā)展的未來計劃。日本于2023年4月通過了旨在推動聚變能發(fā)展的國家戰(zhàn)略，其將在未來通過組建聚變產(chǎn)業(yè)理事會、加速企業(yè)界與學(xué)術(shù)界的合作、加強(qiáng)人才培養(yǎng)三個方面，在日本國內(nèi)建立一個推動聚變堆發(fā)展的新產(chǎn)業(yè)，以此來解決能源問題和環(huán)境問題。我國國務(wù)院國資委啟動實施未來產(chǎn)業(yè)啟航行動，明確表示可控核聚變領(lǐng)域為未來能源的重要方向。由此可見，聚變堆受各國重視程度在不斷提升，未來，聚變堆的發(fā)展?jié)摿薮螅谌祟惿鐣磥淼陌l(fā)展中將起到關(guān)鍵作用。

（二）核聚變技術(shù)發(fā)展與全球協(xié)作

核聚變研究已跨越國界，成為全人類共同的科學(xué)使命。發(fā)展聚變堆技術(shù)，不僅對解決各國國內(nèi)能源問題意義重大，在國際合作領(lǐng)域也影響深遠(yuǎn)。當(dāng)下，世界上規(guī)模最大、影響力最深遠(yuǎn)的國際合作項目，當(dāng)數(shù)國際熱核聚變實驗堆（ITER）。

ITER項目是目前全球規(guī)模最大的核聚變研究合作項目，匯集了全球頂尖的科研力量，旨在模擬太陽發(fā)光發(fā)熱的核聚變過程，探索受控核聚變技術(shù)商業(yè)化可行性。該項目于二十世紀(jì)末期被提出，后于2007年10月24日成立ITER國際組織，ITER組織成員方包括中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國。中國、美國、日本、韓國、印度等國家和地區(qū)正在合作建設(shè)這個全世界范圍內(nèi)最大的托卡馬克，即現(xiàn)有的實現(xiàn)可控核聚變最具現(xiàn)實性的裝置。這些國家和地區(qū)將開展長達(dá)數(shù)十年、耗資超過百億美元的合作，共同建造和運(yùn)行ITER實驗裝置，推動核聚變技術(shù)邁向可以設(shè)計示范核聚變反應(yīng)堆的階段。ITER項目在以合作方式促進(jìn)全球聚變技術(shù)發(fā)展的同時，也為各個國家自主研究聚變堆奠定了基礎(chǔ)，推動了聚變堆技術(shù)在各國范圍內(nèi)更好的發(fā)展。

除此之外，國際范圍內(nèi)也有多個國際合作項目及計劃，如在2023年召開的第28屆聯(lián)合國氣候變化大會期間，美國宣布其將推出聚變能源國際參與計劃，推動聚變能源發(fā)展的國際合作，加快聚變堆商業(yè)化進(jìn)程。

中國承擔(dān)了ITER裝置近 10% 的采購包研制任務(wù)，包括磁體支撐系統(tǒng)、磁體饋線系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等核心部件。2024年2月，ITER組織與中核集團(tuán)中核工程公司牽頭的中法聯(lián)合體簽署了真空室模塊組裝合同。ITER組織總干事彼得羅·巴拉巴斯基稱贊，中國在“人造太陽”計劃中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

中國在積極參與國際大科學(xué)合作的同時，中國的新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”也持續(xù)取得重大科研突破，并于2023年年底面向全球開放。2024年首輪國際聯(lián)合實驗，就吸引了包括法國原子能委員會、日本京都大學(xué)等全球17家機(jī)構(gòu)、科研院所和高校參與。

（三）聚變堆商業(yè)化進(jìn)程加速

由于聚變堆能源潛力大并且對環(huán)境十分友好，被認(rèn)為是“終極能源”，是能源問題的重要解決途徑，一旦能夠?qū)崿F(xiàn)聚變堆的商業(yè)化，將會為人類社會的發(fā)展帶來極大的推動作用，實現(xiàn)聚變堆的商業(yè)化是聚變技術(shù)發(fā)展的重要目標(biāo)。盡管離實現(xiàn)商業(yè)化的目標(biāo)還有一定的距離，就目前聚變堆技術(shù)、市場及投資的現(xiàn)狀來看，聚變堆的商業(yè)化進(jìn)程仍在不斷加速。

首先，在技術(shù)方面，近年來聚變技術(shù)的不斷突破與發(fā)展已經(jīng)為聚變商業(yè)化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。近年來聚變技術(shù)難題不斷突破，多國研究發(fā)展頻創(chuàng)紀(jì)錄，ITER等國際技術(shù)合作項目有序進(jìn)行，新技術(shù)帶來更多聚變商業(yè)化機(jī)遇，加速了聚變堆商業(yè)化的進(jìn)程。2025年5月，ITER項目完成了“電磁心臟”——世界最大最強(qiáng)的脈沖超導(dǎo)電磁體系統(tǒng)的全部組件建造，這是一個重要里程碑。

其次，在市場方面，打造適合聚變堆發(fā)展的市場在商業(yè)化進(jìn)程中具有重要的價值。在當(dāng)前的國際合作局面下，已有計劃提出并推動建立全球供應(yīng)鏈、制定標(biāo)準(zhǔn)的共同框架、建設(shè)相關(guān)行業(yè)機(jī)構(gòu)以及推動跨國公司成立等一系列活動，有希望打造高價值的全球市場。美國《通脹削減法案》將聚變能納入清潔能源稅收抵免范疇。K-DEMO（韓國示范聚變堆）、印度SST-2（穩(wěn)態(tài)托卡馬克2號）

等區(qū)域項目彰顯了新興經(jīng)濟(jì)體的雄心。

再次，在投資方面，世界范圍內(nèi)各國對聚變堆的重視程度不斷提高，政策的支持帶來了大量的國家資金投入與國家支持項目，與此同時，聚變領(lǐng)域的民營投資也在不斷增多。在聚變工業(yè)協(xié)會（FIA）發(fā)布的《2024年全球聚變行業(yè)報告》中顯示，投資者對于聚變行業(yè)的投資在不斷增長。2024年全球投資資金總額進(jìn)一步上升至71億美元。1992—2022年，全球范圍內(nèi)共創(chuàng)立了43家聚變公司，僅2022年一年之中就成立9家，截至2024年，全球已有至少45家商業(yè)化聚變公司，數(shù)量仍在不斷增長。但從公共資金的投入方向來看，各國政府的聚變發(fā)展方式有所轉(zhuǎn)變，即有更多的公共資金投人了私人聚變公司，2024年來自政府的公共投資的資金已達(dá)到4.26億美元，較2023年上漲已經(jīng)超過了 50% ，在體現(xiàn)了各國政府對于聚變堆發(fā)展的重視程度越來越高的同時，反映了民營企業(yè)和國家共同發(fā)力的局面。

聚變堆商業(yè)化作為聚變技術(shù)發(fā)展的重要目標(biāo)與人類能源問題的重要解決途徑，具有極為重要的商業(yè)價值，全世界范圍內(nèi)均對聚變堆商業(yè)化抱有極大的期待。

（四）核聚變技術(shù)相關(guān)政策與制度保障逐漸完善

在聚變技術(shù)不斷發(fā)展的同時，對聚變技術(shù)進(jìn)行政策保障與制度調(diào)整也逐漸受到各國的關(guān)注。在監(jiān)管體系的建構(gòu)方面，部分國家將獨(dú)立建設(shè)聚變堆監(jiān)管體系作為保障的重要方向，認(rèn)為沿用裂變堆已有體系并不合理。英國正在不斷地建設(shè)可適用于聚變的監(jiān)管制度，于2021年發(fā)布了《邁向聚變能源：英國政府關(guān)于聚變能監(jiān)管框架的建議》，涵蓋了聚變發(fā)展過程中職業(yè)與公共衛(wèi)生安全、環(huán)境保護(hù)、項目批準(zhǔn)條件、第三方責(zé)任、放射性廢物管理等多方面內(nèi)容。英國為建設(shè)更加適合聚變堆發(fā)展的監(jiān)管體系，在2023年《能源法》中明確規(guī)定，1965年《核裝置法》并不適用于聚變堆。美國為更好地發(fā)展聚變堆，占據(jù)全球商業(yè)核聚變的領(lǐng)先地位，也推進(jìn)對聚變監(jiān)管制度的建設(shè)。美國核管會在2022年發(fā)布的《核聚變能系統(tǒng)的許可和監(jiān)管白皮書》（草案）中介紹了多種不同的監(jiān)管框架以供選擇，為未來的監(jiān)管工作發(fā)展作參考。2024年通過的《聚變能法案》，進(jìn)一步明確將核聚變能的監(jiān)管與傳統(tǒng)核裂變能的監(jiān)管永久性分離。

我國政府相繼發(fā)布《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》、《2030年前碳達(dá)峰行動方案》以及《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》推進(jìn)可控核聚變技術(shù)研究。在《原子能法》二審稿中，也增加了國家鼓勵支持受控?zé)岷司圩兛茖W(xué)研究和技術(shù)開發(fā)，建立符合其特點(diǎn)、促進(jìn)其應(yīng)用的監(jiān)督管理制度。體現(xiàn)了國家對核聚變科研和應(yīng)用的前瞻性、長期性政策支持。

各國在推動本國國內(nèi)制度發(fā)展的過程中，也在不斷尋求國際合作，希望能在全球范圍內(nèi)建設(shè)共同準(zhǔn)則，實現(xiàn)協(xié)調(diào)監(jiān)管，強(qiáng)化知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)和執(zhí)法，并建立技術(shù)保護(hù)和激勵措施，防止掠奪性經(jīng)濟(jì)行為，以此創(chuàng)造安全的聚變堆發(fā)展環(huán)境，并以國際合作的形式，推動本國監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)能力建設(shè)。

三、中國作為：從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越

在全球核聚變研究誕生之時，中國科學(xué)家就開始關(guān)注這一領(lǐng)域，與國際基本同步。中國核聚變的發(fā)展經(jīng)歷了從跟隨學(xué)習(xí)到自主創(chuàng)新，再到積極參與國際合作的全過程目前，中國在核聚變的研究方面已經(jīng)走在國際前列，具有引領(lǐng)全球核聚變發(fā)展的潛力。

2006年，由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院研發(fā)的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置“東方超環(huán)”（EAST）成功實現(xiàn)首次放電，這是世界上第一個全超導(dǎo)非圓截面的托卡馬克裝置，使中國成為世界上少數(shù)擁有核聚變實驗裝置的國家之一。2025年最新數(shù)據(jù)顯示，EAST已實現(xiàn)1億攝氏度等離子體持續(xù)運(yùn)行1066秒，這項突破使得磁約束技術(shù)的工程可行性得到實質(zhì)性驗證。

近幾年，中國可控核聚變研究持續(xù)推進(jìn)。中國正計劃建設(shè)的中國聚變工程實驗堆（CFETR）旨在搭建一個中等規(guī)模的聚變反應(yīng)堆，填補(bǔ)EAST與ITER之間的空白，并進(jìn)一步推進(jìn)實現(xiàn)商業(yè)熱核聚變的目標(biāo)。2023年12月，以“核力啟航聚變未來”為主題的可控核聚變未來產(chǎn)業(yè)推進(jìn)會在成都召開，由25家央企、科研院所、高校等組成的可控核聚變創(chuàng)新聯(lián)合體正式宣布成立。國務(wù)院國資委啟動實施未來產(chǎn)業(yè)啟航行動，明確可控核聚變領(lǐng)域為未來能源的重要方向。未來，中國將繼續(xù)在促進(jìn)核聚變商業(yè)化進(jìn)程、完善規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)體系、加強(qiáng)國際合作等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，為構(gòu)建“人類命運(yùn)共同體”注入清潔動能。

一是加快推進(jìn)聚變堆商業(yè)化進(jìn)程。聚變研究和投資轉(zhuǎn)化為可行的商業(yè)是成功的關(guān)鍵。聚變堆發(fā)展應(yīng)充分發(fā)揮市場的主導(dǎo)作用，各類市場主體需對技術(shù)動向保持高度敏銳力，做好“兩個關(guān)注”。一方面，關(guān)注技術(shù)發(fā)展趨勢及其內(nèi)在的需求牽引，融合人工智能、新材料、新業(yè)態(tài)等找準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型的切入點(diǎn)。另一方面，關(guān)注新興投資模式的形成。傳統(tǒng)的能源技術(shù)攻關(guān)和示范項目建設(shè)普遍以政府財力支持和國有企業(yè)具體承擔(dān)為主，但在可控核聚變領(lǐng)域，國內(nèi)外均出現(xiàn)了風(fēng)險投資基金、主權(quán)財富基金、養(yǎng)老基金和大學(xué)捐贈基金等各類投資主體積極參與的現(xiàn)象，產(chǎn)業(yè)鏈多個環(huán)節(jié)上民間資本的投資總額已超過政府投資，成為聚變能源技術(shù)探索的關(guān)鍵推動力，應(yīng)加強(qiáng)引導(dǎo)和利用

二是完善能夠完全適用于聚變堆的核法律體系。聚變堆作為顛覆性核能技術(shù)，對于我國核能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用，需構(gòu)建完善的內(nèi)外部法制環(huán)境對其進(jìn)行監(jiān)管和規(guī)制以促進(jìn)其安全發(fā)展。國際社會在聚變堆安全法律法規(guī)體系方面已有一定的經(jīng)驗積累，對于符合我國國情及適合目前聚變堆發(fā)展現(xiàn)狀的相關(guān)法律可借鑒國際經(jīng)驗，完善我國聚變堆安全監(jiān)管法律體系。國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）制定的安全標(biāo)準(zhǔn)同樣適用于聚變堆的設(shè)計安全、運(yùn)行安全、廢物管理、輻射防護(hù)等多個方面。我國可以參考國際經(jīng)驗，結(jié)合自身國情，制定我國的聚變堆標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管要求。同時，中國作為核聚變研究的重要參與者，應(yīng)積極參與國際核聚變法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的制定，推動形成國際共識，確保聚變堆的安全、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

三是加強(qiáng)國際合作打造聚變堆產(chǎn)業(yè)化格局。隨著聚變能源技術(shù)的不斷進(jìn)步，國際社會普遍認(rèn)為，聚變堆的商業(yè)化應(yīng)用將是未來能源革命的重要方向。聚變能源以其清潔、高效、安全的特點(diǎn)，被視為解決全球能源需求和環(huán)境問題的重要途徑。為了加速推進(jìn)聚變堆從實驗室研究向商業(yè)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，我國必須把握這一歷史機(jī)遇，加強(qiáng)國際合作，共同打造聚變堆產(chǎn)業(yè)化格局。

在全球范圍內(nèi)，聚變能源研究涉及眾多學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，任何單一國家都難以獨(dú)立完成。因此，我國應(yīng)積極與世界各國的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)建立合作關(guān)系，共享科研資源，開展專業(yè)領(lǐng)域的合作，聯(lián)合攻關(guān)聚變堆技術(shù)的關(guān)鍵難題，推動聚變堆技術(shù)的快速突破，形成良性高效的核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，提升中國在核聚變領(lǐng)域的影響力。

參考文獻(xiàn)

[1]寇書萌，張瀚舟.基于可控核聚變技術(shù)跟蹤及商業(yè)應(yīng)用的啟示與建議[J].上海節(jié)能，2023，（07）：885-889

[2]阮大偉.核電—未來中國清潔能源之脊梁[M].北京：中國原子能出版社，2013：10-49.

[3]中國原子能機(jī)構(gòu).核聚變的安全性 [EB/OL].（2021-07-14 ）[2025-05-30]. https：// www.caea.gov.cn/n6760341/n6760359/c6827025/ content.html.

[4]魏際剛，王超.中國綠色能源供應(yīng)鏈安全與韌性研究[J].新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2025，（Z1）：9-15

[5]李林蔚，白云生．“雙碳”目標(biāo)下我國核能“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略思考[J].中國電力企業(yè)管理，2023，（28）：71-73.

[6]中國國家能源局.中國承擔(dān)的國際熱核聚變實驗堆部件開始生產(chǎn)[EB/OL].（2011-08-19）[2025-06-01]. https：//www.china-nea.cn/site/content/9720.html.

[7]7月16日FIA重磅發(fā)布：2024年全球聚變行業(yè)報告[EB/OL].（2024-07-18）[2025-

06-01]. https：//nuclear-fusion.com.cn/blog/7-16- fia-2024.

[8]中國科學(xué)院等離子體物理研究所.全超導(dǎo)托卡馬克EAST裝置實現(xiàn)億度千秒高約束模等離子體運(yùn)行[EB/OL]. （2025-01-24）[2025-06-01]. https：//ipp.cas.cn/xwdt/ttxw/202501/t20250120_410191.html.

（陳亮系副研究員；王玉薈系研究員）

Abstract： Nuclear fusion is widely regarded as the ultimate solution to the current global energy crisis and climate change challenges. Acknowledging its enormous potential， countries are intensifying their focus on nuclear fusion research and enhancing policy frameworks and institutional mechanisms to accelerate the Ramp;D and commercialization of fusion reactors. The International Thermonuclear Experimental Reactor （ITER），the world's largest collaborative fusion research project， is bringing together the leading scientific expertise and resources around the world to advance this shared mission. Notably， China has achieved remarkable strides in nuclear fusion development， evolving from a“folower”to a proactive“l(fā)eader” in the field. The country is committed to accelerating the commercialization of fusion，refining its regulatory frameworks and strengthening international cooperation， thereby contributing to a community with a shared future for humanity.

Keywords： Nuclear Fusion; Commercialization; Regulatory Framework; International Cooperation