對于聚變能源的技術(shù)探索，上世紀五六十年代就已興起。但有關(guān)“終極能源”何時造福人類的答案，似乎一直停留在“再等50年”。
在昨天舉行的2025浦江創(chuàng)新論壇“未來能源：可控核聚變論壇”上，清華大學(xué)長聘副教授、星環(huán)聚能創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家譚熠提出聚變能“十年可期”。就在一天前，中國科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)李政道研究所所長張杰在浦江創(chuàng)新論壇主論壇上透露，上海將建首座聚變能商業(yè)電站，預(yù)計2030年前后完成所有關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，有望于2045年實現(xiàn)商業(yè)運行。
從學(xué)界到業(yè)界，種種跡象表明，“聚變能成真”正一步步迫近。正如譚熠所說，人們之所以會形成“永遠50年”的印象，根本原因在于社會對聚變能的需求并不迫切，導(dǎo)致投資減少、資源受限。他引用“托卡馬克之父”列夫·阿齊莫維奇的一句話表示：“當整個社會都需要的時候，聚變就會實現(xiàn)。”
可控核聚變有“人造太陽”之稱，即以超高溫度將原子核合并，釋放巨大能量。所謂“磁約束聚變”，就是通過超強磁場來束縛熾熱的等離子體?？茖W(xué)界的主流選擇是制造形似甜甜圈的“托卡馬克”磁約束裝置，中央是環(huán)形真空室，外面纏繞多組線圈。1985年發(fā)起的國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃，正是采用了全超導(dǎo)托卡馬克技術(shù)路線。2006年，中國加入ITER，至今仍在為該項目挑大梁。
論壇現(xiàn)場，ITER國際組織副總干事羅德隆介紹了項目最新進度。在零部件層面，ITER的19個環(huán)向場線圈已全部完成，6個極向場線圈也均已完成并交付。至于真空室，韓國已生產(chǎn)并交付所有4個扇段部件，歐盟于去年10月交付了第一個，第二個已于今年3月完工。
經(jīng)歷一段時期的拖延后，ITER組裝工作于2023年重啟，真空室第6、第7區(qū)段模塊組裝已于今年完成，分別吊裝到托卡馬克中。此外，去年12月18日，主控室進行了首次測試。
除了參與國際合作項目，我國聚變能源領(lǐng)域也在加快布局。7月，中國聚變能源有限公司在上海掛牌成立，標志著我國可控核聚變進入規(guī)?；l(fā)展新階段。論壇現(xiàn)場，中國聚變總經(jīng)理張立波介紹了研發(fā)進展。
在建院60年的核工業(yè)西南物理研究院基礎(chǔ)上，中核集團牽頭組建中國聚變。今年3月，西物院自主研發(fā)的新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”突破“雙億度”，離子溫度達到1.2億度，電子溫度達到1.6億度。成果背后，是中性束加熱、電子回旋波等關(guān)鍵技術(shù)的突破，相關(guān)裝置已達到國際先進水平。
張立波指出，公司下一步的主要任務(wù)是“一目標、三支柱、一平臺”，即主抓大科學(xué)實驗、高溫超導(dǎo)磁體研制及聚變堆材料研發(fā)，借助數(shù)字化研發(fā)設(shè)計平臺，建設(shè)聚變工程實驗堆。
AI+高溫超導(dǎo)，破解三大技術(shù)挑戰(zhàn)
在地球上“制造太陽”談何容易？論壇現(xiàn)場，專家們不約而同談到聚變能源的技術(shù)難題。
當前，一些主流聚變項目基于“氘氚聚變”，即以輕原子核（氘和氚）結(jié)合成氦，釋放出巨大能量。對于這條相對最容易實現(xiàn)的路徑，復(fù)旦大學(xué)現(xiàn)代物理研究所、核科學(xué)與技術(shù)系教授許敏表示，氘氚聚變面臨三大挑戰(zhàn)，即燃燒等離子體穩(wěn)態(tài)運行控制、耐高能中子輻照與高熱負荷材料、氚循環(huán)及氚自持。此外，托卡馬克固有的多變量特點、邊界條件的敏感多變，以及運行規(guī)律和物理機制尚不完全清晰，都對運行控制構(gòu)成巨大挑戰(zhàn)。
面對技術(shù)難題，與會專家提到兩條破解之道：人工智能與高溫超導(dǎo)。
許敏指出，在AI賦能下，可實現(xiàn)對等離子體撕裂的預(yù)測，并能夠及時監(jiān)測、調(diào)控磁場，以防止等離子體撕裂。此外，對于聚變相關(guān)材料，AI能夠完成機理研究，進行材料初篩，加快科研進程。
能量奇點公司首席執(zhí)行官楊釗表示，智能實時控制系統(tǒng)能夠提升等離子體性能，實時不穩(wěn)定性仿真能夠降低運行風(fēng)險和調(diào)試成本，智能化測量可減少測量需求、降低測量成本。
高溫超導(dǎo)技術(shù)則能讓聚變裝置小型化、緊湊化。楊釗指出，高溫超導(dǎo)磁體可提供更強磁場，在實現(xiàn)高聚變?nèi)朔e的前提下，大幅縮小裝置尺寸，降低建造成本，縮短建造時間，從而顯著提升裝置性價比，加速實現(xiàn)聚變能源商業(yè)化。
身為高溫超導(dǎo)托卡馬克一體化解決方案提供商，能量奇點公司建成運行全球首臺全高溫超導(dǎo)托卡馬克“洪荒70”，成功研制全球最高場強大尺寸高溫超導(dǎo)D形磁體“經(jīng)天磁體”。
作為一家商業(yè)公司，能量奇點2年內(nèi)完成了洪荒70的研發(fā)、建造和運行，創(chuàng)造了全球超導(dǎo)托卡馬克研發(fā)建造最快紀錄。而洪荒70不僅是全球4臺全超導(dǎo)托卡馬克裝置之一，更是首臺由商業(yè)公司研發(fā)建造的全超導(dǎo)托卡馬克。
事實上，近年來國內(nèi)外商業(yè)公司不斷發(fā)力。論壇現(xiàn)場，法國CEA聚變研究機構(gòu)負責(zé)人、法國原子能中心磁約束聚變所所長杰羅姆·布卡洛西介紹，在歐洲及世界各地，聚變能源創(chuàng)業(yè)公司已形成“生態(tài)系統(tǒng)”。據(jù)美國聚變行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，全球現(xiàn)有超過45家相關(guān)企業(yè)，私人投資總額已突破70億美元。歐洲各國也陸續(xù)成立聚變行業(yè)協(xié)會，促進科技和金融領(lǐng)域的行業(yè)內(nèi)合作。
商業(yè)公司紛紛進場，意味著聚變能源領(lǐng)域已初現(xiàn)商機。而商機的出現(xiàn)，意味著公眾對于聚變能源的需求變得愈發(fā)急切。
譚熠認為，近年來，對綠色能源的迫切需求推動了聚變能源領(lǐng)域的快速發(fā)展，這是“十年可期”的最大理由。而國內(nèi)外新裝置、新設(shè)施的密集建成，也讓整個行業(yè)在經(jīng)歷長時間的發(fā)展停滯后，再次呈現(xiàn)生機勃勃的創(chuàng)新局面。
他坦言聚變能源仍面臨諸多挑戰(zhàn)，但其快速解決之道就在于不斷迭代開發(fā)。譚熠打了個比方，雖然嬰兒的肌肉力量不強，神經(jīng)系統(tǒng)也不完善，走起路來磕磕絆絆，但每個人都是從蹣跚學(xué)步一路走來，且越走越穩(wěn)。在聚變能源領(lǐng)域，不需要等待“萬事俱備”，完全可在發(fā)展中解決問題。
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