可控核聚變商業化應用“前夜”，構建未來世界基石的無限能源

核聚變技術被視為人類的終極能源解決方案之一，具有燃料豐富、清潔、安全性高、能量密度大等突出優點。據Coherent Market Insights和SkyQuestt測算，預計2024年全球核聚變市場規模將達到約3312.6億美元，預計到2031年將達到4915.5億美元，2024年至2031年的復合年增長率為5.8%。這一增長主要受到私人公司和政府對核聚變技術日益增加的投資推動。

全球能源市場近年來發生巨大變化，能源結構轉型加速。中國核聚變產業的商業化前景廣闊，一旦實現核聚變發電的商業化應用，將對中國的能源結構和可持續發展產生深遠影響。

新技術興起與應有迭代，我國實現產業創新突破

核聚變（nuclear fusion），即兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個極輕的核（或粒子）的一種核反應形式。

中國環流一號（HL-1）是中國第一個核聚變大科學裝置，于1984年建成，利用磁約束聚變原理研究可控核聚變。

中國環流二號（HL-2A）于2002年建成，是具有偏濾器位形的托卡馬克裝置，進一步提升了核聚變研究的能力。

中國環流三號（HL-3M）于2020年建成，并于2023年實現100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，標志著我國磁約束核聚變裝置的運行水平邁入國際前列。2024年6月13日，中國環流三號項目在國際上首次發現并實現了一種先進的磁場結構，這一突破為核聚變反應的穩定性和能量輸出帶來了前所未有的提升。

2023年4月12日，中國有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）創造新的世界紀錄，成功實現穩態高約束模式等離子體運行403秒，對探索未來的聚變堆前沿物理問題，提升核聚變能源經濟性、可行性，加快實現聚變發電具有重要意義。

2024年6月18日，位于上海臨港的能量奇點能源科技（上海）有限公司宣布其研發的“洪荒70”高溫超導托卡馬克裝置成功實現等離子體放電。這是世界上首個全高溫超導托卡馬克裝置，其成功運行標志著中國在核聚變能源領域達到了一個新的高度。

中國企業在核聚變領域在先進磁場結構、高約束模式運行、高溫超導技術實現了技術創新與突破。

中國環流三號項目在國際上首次發現并實現了一種先進的磁場結構，這一結構不僅提高了磁場的約束力，還能更加穩定地維持高溫等離子體，為核聚變反應的穩定性和能量輸出帶來了顯著提升。

中國環流三號在100萬安培等離子體電流下實現了高約束模式運行，這是磁約束核聚變中的一種先進運行模式，相比普通模式更具經濟性，也是國際熱核聚變實驗堆的標準運行模式。

洪荒70裝置的成功運行驗證了高溫超導托卡馬克的工程可行性，采用了局部螺旋磁通注入（電子槍）和離子回旋加熱（ICRF）兩種預電離方式，實現了等離子體的成功放電。這一技術路線在核聚變領域具有創新性。

商業化前景漸趨清晰，企業入局向產業化邁進

隨著技術的不斷進步和政策的持續支持，中國核聚變產業正逐步向產業化邁進。多家企業已經開始布局核聚變領域，推動核聚變技術的商業化應用。

中國主要的核聚變企業包括中國核電等多家在核聚變技術研發、設備制造及產業化應用方面具有重要影響力的公司。

中國核電作為中國核電行業的領軍企業，中國核電在核能技術研發和應用方面擁有豐富經驗，其主要業務集中在傳統核電領域，但也可能在核聚變技術的研發和應用方面有所布局或合作。

海陸重工公司在民用核能領域累積了豐富的制造和管理經驗，并完成多個項目的國際、國內首件（臺）制造任務。設備供應堆型包括但不限于二代+堆型、三代堆型（華龍一號、國和一號、AP1000、VVER、EPR）、四代堆型（高溫氣冷堆、鈉冷快堆、釷基熔鹽堆）以及熱核聚變堆（ITER）等國內外主要核電機型。其參股企業聯創超導在核聚變超導磁體應用方面取得了重要突破，并參與建設可控核聚變項目。

安泰科技作為獨家供應商為“人造太陽”EAST大科學工程裝置批量提供了上偏濾器全鎢復合部件。也是目前在建的國際熱核聚變實驗堆ITER（號稱世界最大的“人造太陽”）鎢銅復合部件的重要供應商。在核聚變全鎢偏濾器復合部件的研究和制造方面已經走在了世界的前列。

聯創光電參股企業聯創超導在核聚變項目中發揮重要作用，主要作為主機裝置建設中的高溫超導磁體系統和低溫制冷系統的供應商。其研發與核聚變技術發展緊密相關，是產業鏈中的重要一環。

中國石油集團正式涉足核聚變領域。聚變新能（安徽）有限公司（簡稱聚變新能）在近日發生工商變更，新增中國石油集團昆侖資本有限公司為股東。據天眼查顯示，中國石油集團昆侖資本、合肥科學島控股有限公司都是出資29億元、持有聚變新能股權比例均為20%。蔚來控股有限公司通過全資子公司蔚聚科技（安徽）有限公司持股5%。

另外，奧特迅、永鼎股份、國光電氣、沃爾核材等企業也在核聚變產業鏈的不同環節有所布局。

近年來，中國政府高度重視核聚變技術的研發與應用，將其視為戰略新興產業和雙碳政策的重要一環。國務院、國家發改委、國家能源局等部門相繼出臺了一系列支持政策，加快構建現代能源體系，并明確可控核聚變領域為未來能源的重要方向。

在政策支持下，中國核聚變產業的研發投入不斷增加。據相關報告，截至2023年，研究可控核聚變的公司共融資62億美元，其中私人投資占據了大部分比例。此外，國內多家企業和科研機構也在積極投入資源，推動核聚變技術的研發和應用。

中國在核聚變領域取得了多項重要技術成果。“神光-Ⅲ”主機裝置的成功研制，標志著我國已具備十萬焦耳級ICF實驗能力，為我國開展關鍵物理過程研究、高能量密度物理研究提供了重要實驗平臺。“中國環流三號”在試運行中首次實現100萬安培等離子體電流下的高約束模式運行，刷新了我國磁約束聚變裝置的運行紀錄。同時，我國還在推動更高功率的“神光”Ⅳ號裝置的建設。

此外，我國還在氚回收、等離子體穩態高約束等方面取得了顯著進展，提升了聚變落地的可行性。

資本加速入局聚變產業，未來能源有望成為現實

世界上共有50多個國家正在進行140多項核聚變裝置的研發和建設。自20世紀50年代以來，物理學家一直試圖利用為太陽提供能源的核聚變反應。

直到2022年12月5日美國的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）實現了聚變點火，首次在可控核聚變實驗中實現核聚變反應的凈能量增益。

2017年，由6名麻省理工學院（MIT）教授聯合創立的“聯邦核聚變系統”（Commonwealth Fusion Systems）公司。2018年，從意大利埃尼集團（Eni）籌集到5000萬美元的資金，還得到了“突破能源基金”（BEV）一筆數目不詳的投資。突破能源基金的幕后金主包括比爾·蓋茨（微軟創始人），杰夫·貝佐斯（亞馬遜創始人），理查德·布蘭森（維珍集團創始人）和馬克·扎克伯格（Facebook創始人）等。

2024年7月1日，國際熱核聚變實驗反應堆項目（ITER，又稱“人造太陽”計劃）迎來重要里程碑。經過二十年的設計、生產、制造和組裝，這個跨國合作項目的大型環形場線圈在日本和歐洲成功完工并交付。據ITER官方發布的消息，19個巨型線圈都已運抵法國南部，為這個巨型核聚變項目的首次等離子體實驗鋪平了道路。在ITER項目中，各國的貢獻被細分為22個采購包和97個子包。我國承擔了其中12個子包的制造任務，包括制造關鍵零部件和系統，這些部件對于ITER裝置的成功建設和運行至關重要。

2023年11月，由日本和歐盟共同合作建造運行的超導托卡馬克裝置JT-60SA成功點火。

日本的Kyoto Fusioneering是一家由京都大學研究人員于2019年創立的初創公司，總部位于東京。該公司致力于核聚變發電的商業化，并在被稱為“回旋振蕩管（gyrotron）”的等離子加熱裝置領域展現出較高的技術能力。Kyoto Fusioneering獲得了三菱商事、關西電力、日本政府旗下基金等16家企業合計投資約100億日元（約7360萬美元），計劃在2024年在日本國內設置核聚變發電的小規模實驗設備，以驗證回旋振蕩管等裝置能否穩定運轉以及提取熱量等。

隨著新材料、3D打印等新技術進步，可控核聚變商業化的確定性大幅增加。

根據聚變行業協會（FIA）發布的報告，全球可控核聚變行業的融資總額在過去幾年中持續增長。截至2024年4月，全球可控核聚變行業所獲得的總投資額已達到71億美元，較2023年同期增加9億美元，相比2022年同期增加23億美元，顯示出投資者對該領域的濃厚興趣。

參與融資的可控核聚變公司數量也在不斷增加。FIA的報告顯示，截至2024年，已有45家開發商業聚變的私營公司，高于2023年的43家、2022年的33家和2021年的23家，整個行業對市場進入的信心呈現持續增長態勢。

國際上，微軟與核聚變公司Helion Energy達成購電協議，進一步證明了核聚變技術的商業潛力和市場價值。

作為美國核聚變領域的初創企業，CFS（Commonwealth Fusion Systems）在核聚變領域取得了顯著進展，并獲得了大量投資。該公司計劃在2026年實現SPARC的首次等離子體，并在此后不久實現Q>1（即生產的聚變能量超過機器運行所需的能量）。CFS的融資來自Tiger Global等機構。

Helion Energy采用磁慣性約束技術路線，并計劃在2028年完成其首個聚變原型機Polaris。該公司已獲得包括微軟在內的多家知名企業的投資，并在等離子體注射器測試中取得了關鍵技術進展。

Xcimer Energy 和 SHINE Technologies這兩家美國聚變能源公司也在2024年獲得了較高的融資額度，分別為1億美元和9000萬美元，顯示出資本市場對核聚變技術的認可。

瀚海聚能作為中國的核聚變初創公司，于2022年成立，并在今年4月完成了5000萬元的天使輪融資。該輪融資由華映資本、奇績創壇等機構領投，將用于線性裝置物理和工程設計。

星環聚能已完成數億元人民幣的Pre-A輪融資。該輪融資由上海知識產權基金領投，資金將主要用于新一代聚變驗證裝置的設計、研發和建造。

聚變新能在2023年完成了15億元的天使輪融資。

能量奇點在近兩年內獲得了每輪約4億元的天使輪和Pre-A輪融資。

新能源成為推動經濟可持續發展的重要力量。隨著可控核聚變領域的融資熱度升溫，越來越多的投資機構開始加碼布局這一領域。中科創星、蔚來資本等投資機構投資了這一領域的多家企業，顯示出他們對可控核聚變技術商業化前景的看好。

未來，隨著技術的不斷進步和政策的持續支持，中國核聚變產業有望迎來更加廣闊的發展空間。中國核聚變技術的不斷發展將為解決能源危機、推動經濟可持續發展提供重要支撐。可控核聚變的實際應用，將為人類社會的能源利用帶來革命性的變化。