中核集團(tuán)聚變領(lǐng)域首席科學(xué)家段旭如：聚變發(fā)電商業(yè)化時間表明確，2045年左右建成示范堆

經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)記者 王雅潔

進(jìn)入2026年，中國核聚變相關(guān)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程全面提速，站上新的歷史起點(diǎn)。

在“新一代人造太陽”——中國環(huán)流三號（HL3）于2025年3月28日首次實(shí)現(xiàn)“雙億度”運(yùn)行、取得重大科研突破之后，中核集團(tuán)牽頭組建的中國聚變能源有限公司（下稱“中國聚變”）于2025年7月在上海正式掛牌成立，標(biāo)志著中國核聚變事業(yè)從科研探索向工程化、產(chǎn)業(yè)化邁出里程碑式的一步。

2026年1月，《中華人民共和國原子能法》正式施行，國家在法律層面明確鼓勵和支持可控聚變能研究，為這一前沿顛覆性技術(shù)的加速發(fā)展打開了新的制度窗口。

作為中核集團(tuán)聚變領(lǐng)域首席科學(xué)家，段旭如親歷并推動著我國核聚變技術(shù)的每一次跨越。

在他看來，中國核聚變發(fā)展的商業(yè)邏輯已十分清晰：在遵循“實(shí)驗(yàn)堆—示范堆—商用堆”的科學(xué)規(guī)律基礎(chǔ)上，我國已制定了明確的時間表和路線圖。

其核心目標(biāo)是通過攻克燃燒等離子體、耐輻照材料等關(guān)鍵技術(shù)，最終在21世紀(jì)中葉前后，將這種清潔、安全、資源無限的理想能源送入千家萬戶，與風(fēng)、光、電等清潔能源共同構(gòu)建“基礎(chǔ)保障與靈活補(bǔ)充”深度協(xié)同的未來能源體系。

|對話|

經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)：從全球來看，我國可控核聚變研究發(fā)展處于什么水平？近幾年來關(guān)鍵技術(shù)突破體現(xiàn)在哪些方面？

段旭如：我國核聚變研發(fā)取得了長足進(jìn)步，尤其是自2006年參加國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆ITER計(jì)劃（國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃，是全球規(guī)模最大的國際科技合作項(xiàng)目，旨在驗(yàn)證聚變能和平利用的可行性）以來，相關(guān)科研實(shí)力得到了極大提升。在核聚變科研方面培養(yǎng)了一批具有國際視野的人才，建成了多座國際先進(jìn)的研發(fā)平臺，核聚變技術(shù)已從過去的跟跑到并跑，到部分技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，已位于國際第一方陣，與國際同步處于科學(xué)研究向?qū)嶒?yàn)堆工程驗(yàn)證過渡的關(guān)鍵階段。

近年來，我國核聚變研究取得了一系列重要進(jìn)展。在裝置運(yùn)行方面，國內(nèi)當(dāng)前規(guī)模最大、參數(shù)能力最高的新一代“人造太陽”中國環(huán)流三號實(shí)現(xiàn)150萬安培等離子體電流高約束模、雙億度運(yùn)行，刷新我國磁約束聚變裝置等離子體運(yùn)行參數(shù)紀(jì)錄，標(biāo)志著我國磁約束核聚變研究向高性能聚變等離子體運(yùn)行邁出重要一步。東方超環(huán)首次實(shí)現(xiàn)千秒級高約束模長時間放電，對于我國自主掌握托卡馬克放電控制技術(shù)具有重要意義。為釋放聚變堆研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，我國正積極籌劃依托中國環(huán)流三號開展燃燒等離子體實(shí)驗(yàn)，以夯實(shí)氘氚運(yùn)行科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)，加快向?qū)嶒?yàn)堆工程階段邁進(jìn)。

同時，我國聚變堆關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)也取得了一系列重要進(jìn)展。在聚變堆“點(diǎn)火”所需的外部加熱技術(shù)方面，我國研發(fā)的射頻負(fù)離子源中性束實(shí)現(xiàn)單級加速電壓超160kV（千伏），平均束流密度超270A/m2（安培每平方米），技術(shù)指標(biāo)國際領(lǐng)先。在聚變堆涉核關(guān)鍵技術(shù)方面，我國ITER產(chǎn)氚包層系統(tǒng)率先通過了ITER設(shè)計(jì)評審，制造出全球首個全尺寸聚變堆產(chǎn)氚包層驗(yàn)證模塊，率先完成ITER增強(qiáng)熱負(fù)荷第一壁全尺寸原型件認(rèn)證，并發(fā)布全球首項(xiàng)核聚變領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)。繼圓滿完成ITER托卡馬克主機(jī)安裝第一階段任務(wù)后，中核集團(tuán)牽頭的中法聯(lián)合體與ITER進(jìn)一步簽署真空室模塊組裝合同SMSA（真空室模塊組裝合同），成為目前ITER項(xiàng)目主機(jī)安裝的主要承包商，這極大地提高了我國在國際大科學(xué)工程中的參與度和話語權(quán)，為我國下一步自主建造聚變實(shí)驗(yàn)堆、示范堆奠定了基礎(chǔ)。

經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)：國際上有多個國家提出加速聚變能商業(yè)化，中核集團(tuán)對中國實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電的時間表是否有更新？關(guān)鍵里程碑如何設(shè)定？隨著人工智能等新技術(shù)融入，在時間上是否存在提前的可能性？

段旭如：從全球視野看，聚變能商業(yè)化已形成加速態(tài)勢。據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)《2025年世界聚變展望》報(bào)告，全球近40個國家推進(jìn)加速聚變能商業(yè)化。但聚變能商業(yè)化仍面臨多重挑戰(zhàn)，還需要一定時日。科學(xué)與技術(shù)層面仍需突破燃燒等離子體穩(wěn)態(tài)運(yùn)行、耐高能中子轟擊及高熱負(fù)荷材料等難題；在產(chǎn)業(yè)生態(tài)上，還需解決產(chǎn)供鏈成熟性、經(jīng)濟(jì)可承受性、投資可持續(xù)性、監(jiān)管可適配性等問題。

具體而言，實(shí)現(xiàn)聚變能商業(yè)化運(yùn)用，需經(jīng)歷6個階段：原理探索、規(guī)模實(shí)驗(yàn)、燃燒實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)堆、示范堆、商用堆。目前我國聚變能正處于“燃燒實(shí)驗(yàn)”階段，已具備開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)的等離子體參數(shù)及裝置運(yùn)行等條件。預(yù)計(jì)到2027年底，中國環(huán)流三號綜合參數(shù)（聚變?nèi)朔e）將在當(dāng)前10的20次方量級的基礎(chǔ)上提升2至3倍，開展高性能等離子體實(shí)驗(yàn)。

根據(jù)我國的技術(shù)和創(chuàng)新發(fā)展水平來推演，預(yù)計(jì)在2027年可開啟聚變能燃燒實(shí)驗(yàn)研究；2030年左右，具備中國首個工程實(shí)驗(yàn)堆的研發(fā)設(shè)計(jì)建造能力；2035年左右，將建成中國首個工程實(shí)驗(yàn)堆；2045年左右，預(yù)計(jì)建成我國首個商用示范堆。

當(dāng)然，在時間上是否有可能提前，取決于技術(shù)的發(fā)展，上述時間表是按照今天的認(rèn)知來考慮和推演的。近幾年，人工智能已經(jīng)在等離子體運(yùn)行監(jiān)測、控制及不穩(wěn)定性預(yù)測等研究中獲得初步驗(yàn)證，有望解決等離子體控制難題，并且在聚變堆系統(tǒng)研發(fā)、運(yùn)維等方面具有很大的發(fā)展空間和潛力。未來聚變能商業(yè)化，高溫超導(dǎo)磁體是很關(guān)鍵的技術(shù)部件，如果可以提供更強(qiáng)磁場，就會大幅提升等離子體性能，從而使得未來聚變堆規(guī)模變得更加緊湊，縮短建造周期、降低成本，加速技術(shù)迭代。

經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)：可控核聚變從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)應(yīng)用，關(guān)鍵“卡點(diǎn)”是什么？

段旭如：可控核聚變從實(shí)驗(yàn)室走向工程商業(yè)應(yīng)用，首要解決幾大關(guān)鍵大科學(xué)與工程技術(shù)難題，即燃燒等離子體穩(wěn)態(tài)運(yùn)行、耐高能中子轟擊及高熱負(fù)荷材料、氚增殖與自持循環(huán)，以及高參數(shù)等離子體控制技術(shù)、高溫超導(dǎo)磁體技術(shù)、能量轉(zhuǎn)換技術(shù)等。此外，盡管核聚變具有固有安全特性，但仍需建立與之相匹配的聚變核安全監(jiān)管法律法規(guī)，以管理氚的滲透控制、放射性活化材料的處理等。最終，所有技術(shù)突破都必須通過經(jīng)濟(jì)性這一終極考驗(yàn)，將建設(shè)和運(yùn)維成本大幅降低，從而具備市場競爭力。

經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)：中國聚變成立后，取得了哪些關(guān)鍵進(jìn)展？2026年及“十五五”期間的重點(diǎn)工作與戰(zhàn)略布局是什么？

段旭如：2025年7月，中核集團(tuán)在核工業(yè)西南物理研究院基礎(chǔ)上牽頭組建中國聚變，重點(diǎn)布局大科學(xué)實(shí)驗(yàn)、聚變堆材料研制等領(lǐng)域。

中國聚變在上海正式掛牌成立之后，完成中國聚變增資引戰(zhàn)與實(shí)體化運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)、人員、制度、管理、能力“五到位”；加大超導(dǎo)磁體研發(fā)力度，掛牌成立超導(dǎo)磁體研發(fā)部，攻克高溫超導(dǎo)材料難加工成型問題，研制出大電流、高強(qiáng)度高溫超導(dǎo)CICC（電纜型超導(dǎo)復(fù)合導(dǎo)體）導(dǎo)體樣品，為聚變能工程化商業(yè)化奠定基礎(chǔ)；推動中核集團(tuán)聚變領(lǐng)域首席科學(xué)家當(dāng)選國際托卡馬克物理活動協(xié)調(diào)委員會（ITPACC，即國際托卡馬克物理活動協(xié)調(diào)委員會）主席和ITER理事會科技咨詢委員會（STAC）輪值主席。截至目前已有44家各類單位加入這一創(chuàng)新聯(lián)合體，涵蓋央企、民企、高校、科研院所，國際影響力與行業(yè)話語權(quán)顯著提升。目前聯(lián)合體已啟動“聚變堆超導(dǎo)磁體產(chǎn)業(yè)化”等重點(diǎn)項(xiàng)目，吸引社會資本參與。

2026年，中國聚變將正式發(fā)布“十五五”發(fā)展規(guī)劃，力爭主導(dǎo)國家科技重大專項(xiàng)，以更加強(qiáng)有力的改革破局舉措，加快創(chuàng)新范式變革、推進(jìn)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)建設(shè)，加速推進(jìn)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)開發(fā)取得新突破，構(gòu)建工程項(xiàng)目高效管理模式，快速推進(jìn)“兩地三區(qū)五高地”建設(shè)，發(fā)布“兩基地”項(xiàng)目一體化進(jìn)度計(jì)劃，完成可研批復(fù)，實(shí)現(xiàn)“雙開工”，ITER計(jì)劃第一壁將實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。整個“十五五”期間，中國聚變將實(shí)現(xiàn)我國首次聚變?nèi)紵龑?shí)驗(yàn)、輸出10MW（兆瓦）級聚變功率，建成全球首座14MeV（兆電子伏特）聚變中子源輻照設(shè)施，建成全高溫超導(dǎo)緊湊型托卡馬克裝置，建成核聚變技術(shù)研發(fā)基地，建成數(shù)字聚變堆并完成實(shí)驗(yàn)堆工程設(shè)計(jì)，完成ITER關(guān)鍵部件制造，壯大產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)，建成中核集團(tuán)首家新型研發(fā)機(jī)構(gòu)。

經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)：有人認(rèn)為可控核聚變是“終極能源解決方案”。可控核聚變的革命性意義體現(xiàn)在哪些方面？

段旭如：首先，可控核聚變的主要燃料氘（氫的同位素）在地球上“儲量”非常豐富，且分布廣泛。氘大量存在于海水中，每公升海水提取出的氘通過聚變反應(yīng)可釋放相當(dāng)于燃燒300公升汽油的能量；氚由于半衰期較短，在自然界中儲量有限，但其可通過中子轟擊鋰來制備。鋰在地殼、鹽湖和海水中，都大量存在。其次，可控核聚變具有固有安全與環(huán)境友好的特性，因核聚變反應(yīng)需達(dá)到上億度以上高溫等非常苛刻的條件，如反應(yīng)故障時會因不滿足反應(yīng)條件而自動停止，無熔毀風(fēng)險(xiǎn)。此外，放射性廢物極少且半衰期短，運(yùn)行過程也不產(chǎn)生溫室氣體。核聚變能一旦實(shí)現(xiàn)商用，將大幅降低人類對化石能源依賴，因其資源豐富且分布廣泛，有望重塑全球能源體系與地緣政治格局，推進(jìn)人類科技進(jìn)步和生產(chǎn)方式變革，實(shí)現(xiàn)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)：核聚變能對于建設(shè)零碳社會有何作用？其何時能走入尋常百姓家？將給人們的生活帶來哪些變化？

段旭如：核聚變能有望成為建設(shè)零碳社會的核心支柱，可以提供穩(wěn)定、零碳的基荷電力以彌補(bǔ)風(fēng)電、光電等間歇性能源的不足。目前來看，核聚變要真正“走入尋常百姓家”仍需要時間攻克多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，預(yù)計(jì)將會在2050年前后實(shí)現(xiàn)商用。核聚變能有望深刻改變?nèi)祟惿睿瑢脮r能源將極大豐富，生態(tài)環(huán)境將得到大幅改善。綠色制氫、垂直農(nóng)業(yè)、海水淡化和合成燃料等產(chǎn)業(yè)將興起，人工智能有望擺脫能源束縛得到飛速發(fā)展。諸如星際旅行等一批科幻場景或許可以在核聚變能的支持下成為現(xiàn)實(shí)。

經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)：未來核聚變能將與風(fēng)電、光電等清潔能源形成怎樣的能源架構(gòu)？

段旭如：核聚變能最終將補(bǔ)上清潔能源體系中“穩(wěn)定、密集基荷能源”的最后一塊拼圖，核聚變能不是替代風(fēng)電、光電，而是與之構(gòu)成“基礎(chǔ)保障與靈活補(bǔ)充”的深度協(xié)同的能源架構(gòu)關(guān)系。未來的能源架構(gòu)如同一個超級農(nóng)場，核聚變是內(nèi)部的現(xiàn)代化全天候溫室，以穩(wěn)定、密集的方式持續(xù)產(chǎn)出，構(gòu)成體系的壓艙石。風(fēng)電、光電是依賴天時的廣闊露天田野，可以充分利用豐饒的自然饋贈，“收成”會有間歇波動。

經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)：下一步，核聚變能與氫能等前沿清潔能源產(chǎn)業(yè)如何協(xié)同發(fā)展？

段旭如：未來核聚變能有望為氫能產(chǎn)業(yè)帶來根本性的成本革命，將使綠氫的生產(chǎn)成本大幅下降，激活全球性的綠色氫能貿(mào)易。核聚變能將提供穩(wěn)定、持續(xù)輸出的基荷電力。而氫則作為高效、靈活的二次能源載體與儲能介質(zhì)，將能量輸送、分配并應(yīng)用于電力網(wǎng)絡(luò)難以直接覆蓋的場景。二者的深度協(xié)同，將形成一個兼具穩(wěn)定性、韌性、靈活性的清潔能源體系。

經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)：你對我國可控核聚變下一步發(fā)展，還有什么建議？

段旭如：可控核聚變是戰(zhàn)略性前沿科技，具有技術(shù)難度大，投資成本高，研發(fā)周期長等特點(diǎn)。面臨可控核聚變核心技術(shù)的挑戰(zhàn)以及我國在該領(lǐng)域存在的短板等問題，一方面，需要在國家層面建立合適的機(jī)制，協(xié)調(diào)好現(xiàn)有有限的優(yōu)勢力量，集智創(chuàng)新，協(xié)同攻關(guān)相關(guān)“卡脖子”技術(shù)。另一方面，需要充分發(fā)揮我國新型舉國體制的優(yōu)勢，統(tǒng)籌配置資源，集中力量自主攻堅(jiān)研發(fā)聚變實(shí)驗(yàn)堆。要充分發(fā)揮工業(yè)界和企業(yè)集團(tuán)科技創(chuàng)新主體等優(yōu)勢作用，推動聚變堆工程技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。尤其是利用我國現(xiàn)有完整的核工業(yè)體系的優(yōu)勢和豐富的核工程經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮企業(yè)在工程設(shè)計(jì)、材料生產(chǎn)、裝備制造等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)賦能優(yōu)勢，聚焦核工程技術(shù)在聚變堆全生命周期的關(guān)鍵作用，推進(jìn)我國可控核聚變事業(yè)發(fā)展。

（作者 王雅潔）

免責(zé)聲明：本文觀點(diǎn)僅代表作者本人，供參考、交流，不構(gòu)成任何建議。

王雅潔

經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)高級記者兼國資新聞部主任 長期關(guān)注宏觀經(jīng)濟(jì)、國企國資等領(lǐng)域。擅長于深度分析報(bào)道、調(diào)查報(bào)道、以及行業(yè)資訊。