聚变能源的技术研究在上世纪五六十年代就已经开始发展。然而,关于这种被称作“终极能源”的能源何时能够给人类带来福祉,其答案仿佛一直停留在“再等50年”这个说法上。
昨日举办的2025浦江创新论坛“未来能源:可控核聚变论坛”期间,清华大学长聘副教授、星环聚能创始人及首席科学家谭熠发表观点,称聚变能源将在十年内实现突破性进展。前天,中国科学院院士、上海交通大学李政道研究所掌门人张杰在浦江创新论坛主论坛上公开信息,上海将启动首座聚变能商业电站的建设,计划在2030年左右完成所有关键技术的研发工作,并有望在2045年开展商业运营。
学术圈和产业界诸多信号显示,"聚变能变为现实"正逐步成为可能。谭熠指出,之所以人们认为"永远需要五十年",症结在于社会对聚变能的迫切需求不足,进而造成投入削减、条件匮乏。他转述"托卡马克之父"列夫·阿齐莫维奇的论断称:"只要全社会都亟需,聚变就能成功实现。"
国内外并进,可控核聚变发展提速
可控核聚变被称为“人造太阳”,它依靠极高温度促使原子核融合,从而产生巨大能量。磁约束聚变技术,主要采用强磁场来约束高温等离子体。当前科学界普遍倾向于建造环形真空室作为核心的“托卡马克”装置,并围绕真空室设置多组线圈进行稳定约束。国际热核聚变实验堆计划,即ITER项目,于1985年启动,其核心方案是运用全超导托卡马克技术。2006年,我国成为该计划的参与方,并且持续承担着关键性的工作。
论坛上,ITER国际组织副总干事罗德隆阐述了项目的最新进展情况。就构件方面而言,ITER的十九个环向场线圈已经全部建成,六个极向场线圈也全都建成并移交。关于真空室,韩国已经制造并移交了全部四个扇区部件,欧盟在去年十月移交了首个部件,第二个部件在今年三月完成建造。
经过一段时间的延误,ITER的组装工作于2023年重新启动,真空室第六区段和第七区段的模块组装在今年已经结束,它们分别被吊装进了托卡马克装置内,与此同时,去年12月18日,控制中心实施了首次测试。
我国聚变能源领域除参与国际协作计划外,也在加速推进准备工作。7月,中国聚变能源有限公司在上海正式宣告成立,这标志着我国可控核聚变事业迈入大规模推进的新时期。在论坛上,中国聚变公司总经理张立波详细阐述了研究进展情况。
依托核工业西南物理研究院六十年的建设基础,中核集团主导成立了中国的聚变研究机构。今年三月,西物院独立研发的新一代人造太阳“中国环流三号”实现了“双亿度”的突破,其中离子温度为1.2亿度,电子温度为1.6亿度。这一成就得益于中性束加热、电子回旋波等核心技术的重大进展,相关设备已达到世界领先水准。
张立波强调,公司接下来要重点推进“一个中心、三个核心、一个基础”的布局,具体包括集中力量开展重大科学项目,攻关高温超导磁体制造,以及进行聚变堆材料的技术攻关,同时利用数字化研发设计系统,致力于构建聚变工程实验装置。
AI+高温超导,破解三大技术挑战

在地球上创造太阳绝非易事,论坛上,学者们纷纷指出核聚变能源面临的挑战。
目前,多数核心聚变计划采用“氘氚融合”方式,就是让小质量原子核(氘和氚)结合变成氦,从而产生强大能量。这条看似较易达成的途径,复旦大学现代物理研究院、核科学技术学科教授许敏指出,存在三个主要难题,分别是维持燃烧等离子体稳定运行、承受高能中子照射与高温材料、以及实现氚的循环和自我维持。不仅如此,托卡马克固有的复杂多因素特性,边界状况的易变易受影响,以及运作法则和物理原理尚未完全明了,都对操作管理带来严峻考验。
专家们就技术难题,提出了两个解决思路,分别是人工智能,以及高温超导。
许敏强调,借助人工智能技术,可以预知等离子体撕裂的发生,同时也能实时监督并调整磁场,避免等离子体撕裂现象出现。另外,在聚变材料领域,人工智能有助于深入探究作用原理,实施材料初步筛选,从而推动科研工作提速。
能量奇点公司最高负责人杨钊谈到,先进的即时调控机制有助于改善等离子体运作状态,动态模拟不稳定因素有助于规避操作风险并节省调试开支,自动化检测手段能够降低数据采集要求并削减相关费用。
超导现象的应用有助于推进聚变装置的精简设计。杨钊强调,采用超导磁体能够产生更强的磁力场,在达成高能量密度指标的基础上,可以明显减小设备体积,减少工程费用,加快施工进度,进而大幅提高设备的使用效益,促进聚变能源的工业化进程。
聚变能源冲刺,不需要等到“万事俱备”
能量奇点公司作为高温超导托卡马克整体方案的执行者,已经建成了全球首台全高温超导托卡马克“洪荒70”,并且成功开发出了全球最大场强的D形高温超导磁体“经天磁体”。
能量奇点是一家商业企业,二年内就实现了洪荒70的研发、建设及运行,创下了全球超导托卡马克建设速度最快的世界纪录。洪荒70不仅是全球四台全超导托卡马克装置中的一种,还是首个由商业企业研发并建造的全超导托卡马克。
近年来,国内外商业领域持续展现出强劲的发展势头。在论坛上,法国CEA聚变研究机构的负责人同时也是法国原子能中心磁约束聚变所的所长杰罗姆·布卡洛西进行了说明,他指出,在欧洲以及全球其他地区,从事聚变能源的企业已经构建起一个完整的产业体系。根据美国聚变行业协会所发布的信息,目前全世界上已有超过45家相关机构,而私人资本投入的总额已经达到了70亿美元以上。欧洲多个国家相继组建了聚变相关的行业组织,旨在推动科技与金融两个行业之间的合作交流。
众多企业开始涌入,表明聚变能源行业已显现盈利机会,盈利机会的出现,显示大众对聚变能源的渴望日益增强。
谭熠觉得,这些年,对环保动力的强烈渴求带动了聚变动力方向的迅速进步,这是前景光明的主要原因。同时,国内外新设备、新建筑的大量落成,使整个行业在长时间停滞后,再度展现出活跃的探索态势。
他直言聚变能源还存在不少困难,但迅速克服这些难题的关键是持续更新进步。谭熠用了一个比喻来说明,婴儿的肢体力量有限,神经反应也不灵敏,迈步时摇摇晃晃,不过所有人都是经历蹒跚学步的阶段,最终步履越来越稳健。聚变能源的发展不必苛求条件全部成熟,可以在实践过程中逐步完善。

CopyrightC 2009-2025 All Rights Reserved 版权所有 芜湖人才网 本站内容仅供参考,不承担因使用信息、外部链接或服务中断导致的任何直接或间接责任,风险自担。如有侵权,请联系删除,联系邮箱:ysznh@foxmail.com 鄂ICP备2025097818号-15
地址: EMAIL:qlwl@foxmail.com
Powered by PHPYun.