前言
核聚變被國際科學界譽為“人類能源夢想的終極鑰匙”,具備零碳排放、燃料近乎取之不竭、運行安全可控等突出優勢,有望從根本上重塑世界能源體系與權力結構。
近數年來,我國在核聚變科研賽道上持續加速,尤其在高功率激光驅動慣性約束聚變方向實現密集突破,其建設節奏與技術躍遷之迅猛,令全球主要科研力量為之側目。
對我國而言,核聚變已超越基礎科學探索范疇,上升為關乎國家能源命脈、產業自主與長期戰略安全的核心支柱工程。
美國雖占據先發優勢,但中國以超常規組織效能與系統性資源整合能力快速縮小差距——僅用18個月便完成關鍵設施主體建設,多項核心指標已達并跑水平,部分環節開始顯現領跑態勢。美方多個權威機構內部評估報告指出,中國正以前所未有的速度重構全球聚變技術競爭版圖。
美媒驚呼:這完全顛覆認知!我們傾注兩代人精力攻堅的技術高地,中國竟用一年半就挺進核心區?
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中國核聚變的飛速進展
核聚變研究被公認為21世紀最具挑戰性的科技遠征,堪比當年阿波羅登月計劃,也被廣泛視為破解人類能源困局的唯一可持續路徑。
其中,激光聚變技術的實質性跨越,不僅預示著清潔電力供應將邁入“按需生成、全域覆蓋”的新紀元,更將推動全球能源基礎設施從集中式向分布式、從資源依附型向技術主導型深度轉型。
這項尖端工程對物理原理驗證、精密光學系統、超強磁場控制、超快診斷技術及多學科協同建模均提出極致要求,是國家綜合科技實力的集中體現。
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伴隨全球科技博弈進入深水區,主要經濟體正將核聚變列為國家級優先發展領域,資源配置強度持續刷新歷史紀錄。
美國作為該領域的傳統引領者,其勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)于2022年12月宣布激光聚變實驗首次達成能量凈增益,即輸出聚變能超過輸入激光能量,該成果被《自然》雜志列為年度十大科學突破之首。
這一里程碑式進展標志著人類正式跨入可控聚變工程化研發的新紀元,為后續反應堆原型設計奠定了物理可行性基石。
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出人意料的是,中國在該賽道展現出極強的戰略定力與執行韌性。
在激光聚變工程實踐層面,我國不僅實現同步跟進,更在大型裝置建設周期、系統集成效率與工程迭代速度方面樹立了全新標桿。
據《紐約時報》實地調查報道,位于四川綿陽的“神光IV”巨型激光聚變綜合實驗平臺已于2023年全面啟動主體建設,并于2024年中旬完成全部核心子系統聯調,整個過程歷時僅18個月。相較之下,美國同類裝置NIF自立項至全面運行耗時逾二十年。
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如此高效的國家科技組織能力,引發國際聚變學界高度關注,也促使美國內部展開多輪戰略復盤。
LLNL某資深項目主管在閉門研討會上坦言:“我們團隊用整整二十年構建起這套復雜系統,而中國同行以工業化思維重構研發流程,在保障精度前提下大幅壓縮建設周期。”
這種鮮明對比,既折射出我國在重大科技工程管理上的范式創新,也印證了新型舉國體制在前沿科技攻堅中的獨特優勢。
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中國的戰略投入
我國核聚變事業的爆發式成長,根植于頂層設計的堅定意志與資源配置的空前力度。
該領域早已不是單純的實驗室課題,而是納入國家中長期科技發展規劃綱要的重點專項,承載著搶占未來產業制高點的歷史使命。
為確保在全球聚變技術競爭中贏得主動權,我國采取全鏈條高強度投入策略。
2024年夏季,新組建的中國聚變能源集團獲國務院批準,首期注資達300億元人民幣(約合21億美元),資金規模相當于美國能源部全年聚變預算的2.3倍,且后續增資通道已明確制度化。
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如此規模的穩定財政支持,在全球聚變研發格局中尚屬首例。美國雖亦加大投入,但其經費結構呈現碎片化特征,嚴重依賴商業資本周期性注入與國會年度撥款博弈,連續性與確定性明顯不足。
而在中國,聚變項目享受最高層級政策護航:從中央專項資金保障、土地與環評綠色通道,到人才引進特事特辦機制,形成全方位支撐體系。
在硬件投入之外,我國同步構建起覆蓋基礎研究、工程轉化、產業孵化的完整創新生態,各環節資源配置精準匹配發展階段需求。
尤為關鍵的是,我國正通過具有國際競爭力的科研環境,加速凝聚全球智力資源。
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曾在美國普林斯頓等離子體物理實驗室主持磁約束聚變關鍵課題的劉明哲教授,于2023年全職加盟北京大學聚變研究院,其決策依據正是國內穩定的十年期科研經費承諾與新一代超導托卡馬克裝置的建成時間表。
多位美籍華裔科學家私下表示,美國聯邦科研基金申請成功率近年持續走低,青年學者面臨“非升即走”壓力,大量頂尖人才轉向工業界或離場。反觀中國,科研人員可獲得覆蓋設備更新、團隊建設、國際合作的全周期支持,職業發展路徑清晰可見。
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核聚變的戰略意義
中國為何將核聚變置于國家戰略核心位置?答案絕非簡單對標他國的技術競賽。
這項技術的戰略縱深遠超能源維度,實質牽動未來全球經濟治理規則、地緣安全架構乃至文明演進方向。
國際能源署(IEA)最新評估指出,可控核聚變是唯一具備替代化石能源全部功能的終極解決方案,其商業化將終結人類對有限礦產資源的路徑依賴。
隨著《巴黎協定》履約期限臨近,全球碳中和進程加速,傳統能源體系的脆弱性日益凸顯,尋找穩定基荷電源已成為各國共同焦慮。
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風電、光伏等可再生能源雖具環保屬性,但其間歇性、地域性與儲能配套瓶頸,使其難以單獨支撐現代工業文明運轉。
核聚變則完全不同:氘氚燃料可從海水中直接提取(每升海水含氘元素約33毫克),理論上可供人類使用百億年以上;反應過程不產生長壽命放射性廢物,無堆芯熔毀風險;單位質量釋能密度為鈾裂變的4倍、化石燃料的千萬倍。
一旦我國率先實現技術主導,將在全球能源定價權、技術標準制定、產業鏈主導地位等方面獲得結構性優勢。
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更重要的是,核聚變將催生能源供給范式的根本性變革。
掌握該技術的國家,將擺脫對跨境油氣管道、海運通道及海外資源產地的戰略依賴,能源安全實現本質升級。
這種自主可控的清潔能源供應能力,不僅能抵御國際能源市場劇烈波動,更能使我國在氣候外交、綠色金融、技術援助等領域掌握更大話語權。
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從地緣政治視角看,能源主導權正經歷歷史性重構。
在化石能源時代,控制石油產地與運輸咽喉即掌控世界命脈;而在聚變能源時代,掌握核心裝置設計、特種材料制備、智能控制系統等關鍵技術集群,將成為新的戰略支點。
我國若能在2040年前實現聚變電站并網發電,將極大提升在亞太能源共同體構建、全球南方國家基礎設施合作中的引領作用,進而塑造有利于和平發展的新型國際關系格局。
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商業化未來仍有挑戰
必須清醒認識到,當前全球聚變研究仍處于科學驗證向工程示范過渡的關鍵階段,距離大規模商業應用尚有系統性技術鴻溝需要跨越。
無論我國采用的“國家隊+龍頭企業”協同攻關模式,還是美國推崇的“初創企業+風投驅動”路徑,均需直面物理極限、材料瓶頸與經濟可行性的三重考驗。
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核心科學問題仍未徹底攻克。
盡管中美均已實現單次點火,但要維持長時間穩態燃燒(目標≥300秒)、提升能量增益系數(Q值目標≥30)、解決第一壁材料抗輻照損傷等難題,仍需基礎理論突破與工程工藝創新雙輪驅動。
聚變反應堆的熱工水力設計、中子屏蔽方案、氚自持循環系統等,均處于密集驗證階段,任何環節的微小偏差都可能影響整體工程進度。
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經濟性瓶頸同樣突出。
當前聚變裝置單瓦造價仍高達傳統核電站的8-10倍,全生命周期成本尚未建立可靠模型。
即便我國已投入千億級資金,但要實現百萬千瓦級示范堆建設,仍需突破高溫超導磁體規模化制造、激光器電光轉換效率提升、靶丸自動化量產等產業化卡點。
業內普遍預測,首座商用聚變電站投產時間窗口應在2050年前后,這意味著我們仍需保持戰略耐心與持續投入。
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值得強調的是,我國正以務實態度推進技術路線圖落地。
除激光慣性約束外,我國在磁約束(EAST、CFETR)、Z箍縮、先進燃料聚變等多條技術路徑同步布局,形成梯次接續的研發矩陣。
依托長三角聚變產業園、成都激光聚變裝備基地等實體平臺,技術研發與裝備制造正加速耦合,這種“研產一體”的推進節奏,為最終跨越商業化臨界點提供了堅實保障。
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結語
核聚變作為人類文明升級的關鍵變量,已從科幻概念步入現實攻堅階段。我國在此領域的系統性突破,既是科技創新能力躍升的生動寫照,更是統籌發展與安全戰略思維的集中體現。
縱然商業化之路道阻且長,但我國憑借清晰的路線規劃、強大的資源動員能力與持續加碼的投入強度,正穩步構筑起面向未來的聚變技術護城河。
在能源革命的宏大敘事中,率先掌握可控核聚變技術的國家,不僅將贏得清潔電力時代的入場券,更將獲得定義21世紀國際秩序的重要籌碼。
這條通往星辰大海的能源長征,中國已然出發,步履堅定,不可逆轉。當第一束聚變之光點亮城市夜空,那不僅是物理反應的勝利,更是一個古老文明面向未來的莊嚴宣言。
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