中國核聚變大突破！緊湊型裝置2027年建成，有望全球率先實現發電

人類首次實現核聚變反應是在1934年，由歐內斯特·盧瑟福和他的助手馬克·奧利芬特共同完成，實現了人工氫聚變反應。從人類首次實現人工核聚變到現在，已經過去了90多年。近些年，我國在可控核聚變研究領域不斷取得重大突破，創造了許多世界紀錄。據中國工程院院士李建剛表示：5年內將在中國看到“核聚變點亮的第一盞燈”。也就是說，距離人類利用核聚變實現發電已經越來越近了！

核聚變的原理源自太陽內部的能量生成機制：氫原子核在極端高溫高壓下聚合為氦，并釋放出巨大能量。與核裂變相比，核聚變零碳排放、無核廢料長期貯存風險。更重要的是，核聚變反應具有“固有安全性”，一旦溫度或磁場條件不滿足，反應會自動終止，徹底消除核泄漏風險。

太陽內部的核聚變實現依靠自身的重力。而要在地球上實現可控核聚變，主要有兩種方式，一種是磁約束，一種是慣性約束。目前被看好的就是磁約束，該種聚變約束的實現有多種方案，包括托卡馬克、仿星器、磁鏡等。

我國近些年不斷取得重大突破的就是采用磁約束的托卡馬克裝置。托卡馬克在國際上也較為看好，許多國家都在研究。該裝置通過超導磁體產生相當于地球磁場強度數十萬倍的環形磁場，將等離子體懸浮在真空室內，以維持聚變所需的高溫高壓環境，同時避免等離子體與內壁接觸造成損毀，從而實現可控核聚變。

位于安徽合肥的全球首個全超導托卡馬克核聚變實驗裝置“東方超環”，自2006年建成以來，取得了許多成就。在2025年1月，更是以1億攝氏度等離子體運行1066秒的世界紀錄，將人類對可控核聚變的研究推向新高度。“億度千秒”實驗，成功驗證了等離子體長時間穩定約束的工程可行性。

2020年建成，位于四川成都的“中國環流三號”托卡馬克可控核聚變大科學裝置，2025年3月在全球首次實現等離子體原子核溫度1.17億度、電子溫度1.6億度的“雙億度”突破，聚變三乘積“溫度-密度-約束時間”大幅躍升，讓托卡馬克裝置在實際操作上實現連續核聚變反應成為可能。

這些成就標志著中國可控核聚變向工程化應用邁出重要一步，更標志著人類距離“人造太陽”的終極能源夢想又近了一步。

雖說目前人類還未實現核聚變發電，但工程可行性已經獲得充分驗證。目前我國的新一代托卡馬克聚變裝置“緊湊型聚變能實驗裝置”，正在安徽合肥加速建設，計劃2027年建成，不僅要實現能量增益，還有望在全球率先實現聚變能發電。該裝置可利用聚變產生的中子轟擊鋰包層，實現氚自持循環；并且還采用了模塊化設計，為商業化奠定基礎。

此外，由中核集團與聯創光電聯合推進的“星火”聚變項目，計劃在2030年前建成全球首座聚變 - 裂變混合發電廠。而由科技部基礎司推動，集合了全國眾多頂尖科學家參與設計的中國聚變工程實驗堆項目也已啟動，計劃在2035年建成，目標是建設首個核聚變示范電站。該裝置將讓輸出能量遠超輸入能量，實現聚變發電并接入電網，達到商業化門檻。

除了我國，美國、歐盟、俄羅斯、日本等也在加緊推進核聚變項目，其中能與我國形成爭峰之勢的便是美國。

目前美國多家企業正在建設聚變發電廠。例如，美國核聚變能源公司Helion正在華盛頓州建設全球首座商用核聚變發電廠，聲稱要在2028年開始發電。該公司采用的是磁慣性聚變方案，這種方案結合了磁約束聚變和慣性約束聚變的特點，不過聚變反應只能脈沖式進行，靠不靠譜還不好說。而美國麻省理工學院孵化的CFS公司，計劃在弗吉尼亞州建造聚變發電廠，采用托卡馬克方案，預計2030年代初建成并投入發電。

美國在激光慣性約束研究上全球領先，但慣性約束的商業化路徑比磁約束更遙遠。美國能源部在2022年宣稱，加州勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室采用激光慣性約束路線的核聚實驗裝置“國家點火裝置”，首次成功在核聚變反應中實現“能量增益”。實際上，這個所謂的“能量增益”水分很大！維持聚變反應的整個激光系統的能耗高達300兆焦，遠超靶丸1.05兆焦的增益部分。

目前以托卡馬克為代表的可控核聚變在工程上已經具備可行性，未來如果能夠讓聚變反應持續穩定運行用于發電，并讓輸出能量遠大于輸入能量，那么就可以接入電網商用了。從現階段各國的進展來看，樂觀估計5年之內人類就能夠實現聚變發電。而能率先實現聚變發電的國家，大概率是中國或者美國。不過就算能發電，也不要過于樂觀，要實現可控核聚變大規模商用，可能要等到2050年左右！