核聚变能源长期以来被视为解决人类能源问题的”终极方案”，然而其商业化时间表却一再延后，形成了”永远还需要50年”的业界魔咒。然而，近年来这一局面正在发生深刻变化。在2025浦江创新论坛”未来能源：可控核聚变论坛”上，中国学者与业界领袖纷纷提出聚变能”十年可期”的乐观预期，上海更是宣布计划建设首座聚变能商业电站，目标在2045年实现商业运行。这一系列积极信号的背后，是全球聚变能源领域正在经历从科学探索到工程实践的关键转型，本文将从技术突破、商业驱动力、国际合作与竞争格局、挑战与对策四个维度，系统分析聚变能源商业化”十年可期”的现实基础与发展路径。
从科学幻想到工程实践：聚变技术突破奠定商业化基础
聚变能源研究的核心挑战在于如何在工程尺度上实现”在地球上制造太阳”这一宏伟目标。太阳通过引力约束实现核聚变，而地球上的实验室则需要通过超高温和超强磁场来约束等离子体。近年来，中国在磁约束聚变领域取得的一系列突破性进展，为这一目标的实现提供了坚实的技术支撑。2025年3月，中核集团宣布新一代人造太阳”中国环流三号”首次实现离子温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的”双亿度”里程碑，这一成就标志着中国在高温等离子体稳态运行控制技术上已跻身国际第一梯队。值得注意的是，该装置的中性束加热系统和电子回旋波系统等关键部件均实现国产化，其性能参数已达到国际先进水平。这些突破不仅验证了磁约束聚变的技术可行性，更直接推动了聚变研究从科学验证向工程实践的转变。
国际热核聚变实验堆（ITER）计划作为全球最大的国际合作科研项目之一，也在经历重重挑战后取得实质性进展。根据ITER国际组织副总干事罗德隆在浦江创新论坛上的介绍，ITER的19个环向场线圈已全部完成，6个极向场线圈也均交付完毕，真空室的关键扇段部件正按计划由韩国和欧盟成员国陆续交付。尽管项目曾遭遇延期，但自2023年重启组装以来，真空室第6、第7区段模块已完成组装并吊装至托卡马克装置中，主控室也于2024年12月完成首次测试。这些工程进展虽然不如科学突破引人注目，却是聚变能源走向商业化不可或缺的基础条件。
托卡马克装置的长脉冲高参数运行能力是衡量聚变技术经济性的关键指标。中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）在2021年12月实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，创造了当时的世界纪录；2023年4月，该装置又将这一纪录刷新至403秒。这些成就解决了完全非感应电流驱动、再循环与杂质控制、热与粒子排出等关键技术难题，为未来聚变堆的稳态运行积累了宝贵经验。尤其值得注意的是，EAST是目前国际上唯一具备与ITER相同加热方式（射频波加热）的装置，其技术路线直接服务于聚变能源的商业化应用。
在惯性约束聚变方面，美国的国家点火装置（NIF）在2022年实现能量增益大于1的聚变点火后，中国在Z箍缩聚变领域也取得了重要进展。中国工程院院士团队提出的Z箍缩聚变裂变混合堆（Z-FFR）概念，结合了聚变和裂变的技术优势，有望将聚变能源的商业化时间表提前。根据彭先觉院士团队在《中国工程科学》发表的研究成果，中国”电磁驱动大科学装置”建成后有望率先实现单发聚变数百兆焦、工程聚变增益大于1的突破。这种混合堆设计不仅能够提高能量转换效率，还能利用现有核裂变基础设施，大幅降低商业化门槛。
市场需求与资本驱动：商业化聚变生态加速形成
传统观点认为，聚变能源始终停留在”还需要50年”的遥远未来，但近年来这一局面正在发生根本性改变。清华大学长聘副教授、星环聚能创始人谭熠在浦江创新论坛上指出，社会需求的强弱是决定聚变能否实现的关键变量。随着全球碳中和进程加速，电力需求持续增长与清洁能源供应不足之间的矛盾日益突出，聚变能源正从”锦上添花”变为”雪中送炭”，这是”十年可期”预期的最根本依据。国际能源署（IEA）数据显示，2023年全球聚变研发投入已突破68亿美元，预计到2030年将形成超过200亿美元的市场规模，年复合增长率高达18.7%。这种爆发式增长的投资态势，反映出全球对聚变能源的商业前景已形成高度共识。
私营企业和风险资本的大规模介入正在改变聚变能源研发的传统模式。据美国聚变工业协会报告，截至2025年3月，全球至少有45家公司致力于聚变能源商业化，行业总投资额已达约71亿美元，仅过去一年就新增10亿美元投资。更值得注意的是，公共资金对私人公司的投入从2023年的2.71亿美元大幅增至2024年的4.26亿美元。这些企业不再局限于传统的托卡马克路线，而是探索包括球形托卡马克、磁惯性约束聚变、场反转位形等多元化的技术路径，形成了丰富的技术创新生态。法国CEA聚变研究机构负责人杰罗姆·布卡洛西在论坛上强调，全球聚变创业公司已形成”生态系统”，欧洲各国也陆续成立聚变行业协会，促进科技和金融领域的跨部门合作。
中国在聚变能源商业化领域的制度创新值得特别关注。2023年7月，中国聚变能源有限公司在上海正式挂牌成立，标志着我国可控核聚变进入规模化发展新阶段。该公司总经理张立波在论坛上介绍，中国聚变将主抓大科学实验、高温超导磁体研制及聚变堆材料研发三大支柱，通过数字化研发设计平台，加速聚变工程实验堆建设。这种”国家队”主导的产业化模式，既保证了重大科技攻关所需的资源投入，又引入了市场化运作机制，有望成为中国聚变能源商业化的重要制度载体。
聚变能源的成本竞争力正在逐步显现。波士顿咨询集团预测，在碳价超过80美元/吨的情景下，核聚变电站的平准化度电成本有望在2045年降至50美元/MWh（约合人民币0.35元/千瓦时）以下。这一价格水平已经与中国当前的燃气发电成本相当，考虑到未来化石能源价格可能上涨以及碳税政策趋严，聚变能源的经济优势将更加明显。韩国聚变能源研究院提出的”三步走”配套发展战略——即先期通过政府补贴培育基础材料产业，中期引入产业基金支持设备研发，后期建立市场化采购机制，为中国等后发国家提供了降低聚变能源成本的可行路径。
AI与高温超导等颠覆性技术的融合应用正在重塑聚变能源研发格局。复旦大学许敏教授在论坛上指出，AI技术能够实现对等离子体撕裂的预测和调控，加速聚变材料的筛选和研发进程。能量奇点公司首席执行官杨钊则分享了智能实时控制系统在提升等离子体性能、降低运行风险和调试成本方面的成功案例。该公司在短短2年内完成全球首台全高温超导托卡马克”洪荒70″的研发和建造，创造了超导托卡马克建造速度的世界纪录。这一成就凸显了新技术范式对聚变研发效率的革命性提升。高温超导技术则通过提供更强磁场，使聚变装置小型化、紧凑化成为可能，大幅降低了建造成本和时间，提高了装置性价比。杨钊团队研制的”经天磁体”已达到全球最高场强大尺寸高温超导D形磁体的技术水平，为聚变能源商业化提供了关键部件支撑。
全球竞合与中国路径：聚变能源的地缘政治经济学
聚变能源的商业化进程正被纳入大国科技竞争的框架之中。美国《聚变能源法案》为商业核聚变装置设立了简化的许可证颁发程序，特朗普政府更是在2025年5月签署行政命令，要求对美国核管理委员会进行全面改革，目标是在2029年1月前”测试和部署”新的核反应堆。这种政策推力使得美国私营聚变企业快速崛起，Commonwealth Fusion Systems公司已募集20亿美元私人资本，计划在2030年代建成世界上第一座核聚变供能发电厂。欧盟则通过”地平线欧洲”计划划拨42亿欧元专项支持核聚变商业化，英国政府重点支持的球形托卡马克能源生产装置（STEP）项目也进展顺利。这些发达经济体正在构建政府引导、企业主导、资本助推的聚变创新体系，加速推进商业化进程。
中国在聚变能源领域采取了国际合作与自主创新并举的战略路径。作为ITER计划的重要参与方，中国不仅承担了约9%的研发任务，而且高质量完成了环向场线圈、极向场线圈等核心部件的研制。这种深度参与国际大科学工程的经历，使中国积累了宝贵的工程技术和管理经验。与此同时，中国并未将聚变能源的希望完全寄托在ITER上，而是平行推进自主技术路线。中核集团主导的”中国环流三号”和合肥物质科学研究院的全超导托卡马克EAST装置，分别在不同技术路线上取得突破；中国工程院院士团队提出的Z箍缩聚变裂变混合堆（Z-FFR）概念，则代表了中国在聚变技术上的原创性思考。这种”两条腿走路”的战略，既保证了技术路线的多样性，又降低了单一技术路线失败的风险。
区域性聚变产业集群的形成预示着未来能源产业的空间格局。中国的长三角地区已形成包含32家配套企业的聚变产业集群，覆盖材料、设备、控制等全环节，2025年预计实现产值超300亿元。法国南部以ITER项目为核心已吸引87家配套企业入驻，形成了完整的区域创新网络。这些产业集群不仅提高了聚变研发的规模效应，还加速了技术创新和成果转化。从全球视野看，北美地区以40%的研发投入占比保持领先，欧洲凭借ITER项目衍生技术转化占据32%市场份额，亚太地区的中日韩三国通过政府与企业合作模式快速追赶，2030年市场份额有望提升至25%。这种多极化发展格局既有利于技术路线的多元化探索，也可能导致技术标准的分化和地缘政治风险。
技术封锁与供应链安全已成为聚变能源领域的现实挑战。全球聚变产业链正面临地缘政治带来的技术封锁风险，特别是真空泵组、等离子体加热系统等关键部件的出口管制清单持续扩大。针对这一形势，中国在甘肃武威建设的钍基熔盐堆为聚变裂变混合技术提供了配套验证平台，该技术路径可能缩短传统聚变配套产业链建设周期3-5年。同时，中国在超导磁体、真空室焊接等工程化领域具有比较优势，但在等离子体控制算法等基础研究方面仍落后欧美3-5年。这种技术上的不对称性要求中国必须加强国际合作，通过开放共享弥补自身短板。
聚变能源的标准与规则制定权争夺战已经悄然展开。目前全球尚未建立统一的聚变设备认证体系，国际原子能机构正在牵头制定《聚变设施部件资格认定导则》，预计2026年发布首版标准。中国积极参与这一进程的同时，也在超前布局本土标准体系。中国聚变能源有限公司的成立，为整合国内研发资源、形成统一技术标准提供了组织保障。未来聚变能源领域的竞争不仅是技术和商业模式的竞争，更是标准和规则的竞争，这种多维度的国际博弈将深刻影响全球能源治理体系的演变方向。
跨越鸿沟：聚变能源商业化面临的挑战与应对策略
聚变能源的商业化道路仍面临多重技术挑战，这些挑战构成了从实验室突破到商业应用的”死亡之谷”。复旦大学许敏教授在论坛上系统阐述了氘氚聚变面临的三大科学难题：燃烧等离子体稳态运行控制、耐高能中子辐照与高热负荷材料、氚循环及氚自持。中国工程院彭先觉院士团队的研究进一步指出，聚变能源开发需要跨越四个关键里程碑：当前最优水平、ITER水平、聚变商业示范堆（DEMO）水平和第一代商业堆水平。目前全球聚变研究正处于从第一个里程碑向第二个里程碑迈进的关键阶段，距离真正的商业应用仍有相当距离。
氚自持问题是制约聚变能源商业化的瓶颈之一。在聚变功率为100万千瓦的反应堆中，氚的年消耗量约为55.5公斤，而全球现有氚总量不足30公斤。这意味着商业聚变堆必须实现氚的自持循环，即氚增殖率（TBR）大于1.05。然而目前实验环境下氚增殖率仅为0.7，距离实际应用要求仍有显著差距。解决这一难题需要多管齐下：一方面加快液态锂铅包层等氚增殖技术的研发，另一方面探索氘氦三等替代燃料方案。中国在甘肃武威建设的钍基熔盐堆为聚变裂变混合技术提供了氚增殖研究的实验平台，可能为这一难题提供中国解决方案。
材料科学是聚变能源面临的另一大挑战。聚变堆内部材料需要承受上亿度高温、强磁场、强中子辐照等极端条件，目前全球耐辐照材料开发进展缓慢。钨基偏滤器材料、液态金属包层等关键技术虽已取得进展，但距离商业应用仍有距离。针对这一挑战，AI辅助材料设计正在加速研发进程。许敏教授指出，AI能够完成材料机理研究，进行初筛，大幅提高研发效率。国际能源署数据显示，钨基偏滤器材料的市场规模到2030年预计达到17亿美元，液态金属包层技术投资增速预计年均35%，这些市场牵引力将推动材料技术加速突破。
经济可行性是决定聚变能源能否最终商业化的关键因素。当前中国实验性核聚变装置发电成本预估超过3元/度，与传统燃煤发电0.25-0.35元/度的成本存在近十倍的价差。根据国家能源局数据，2023年中国光伏和风电获得的度电补贴总额达到580亿元，而核聚变研发经费仅获得约32亿元支持。这种投入差距反映了聚变能源在商业化初期的经济性劣势。然而，随着技术进步和规模效应显现，聚变能源成本将快速下降。波士顿咨询集团预测，在碳价超过80美元/吨的情景下，核聚变电站平准化度电成本有望在2045年降至50美元/MWh以下。中国需要通过产业政策创新，构建有利于聚变能源商业化的市场环境，如设立聚变能源采购优惠电价、建立碳税返还机制等。
人才培养与供应链短板也不容忽视。全球聚变行业直接从业人员从2021年的1096人增长到2024年的4107人，供应链还支持了约5900个工作岗位，但这些数字仍远不能满足商业化需求。特别是等离子体工程与聚变材料领域的专业人才存在约20万人的缺口。中国在参与ITER计划的过程中培养了一批高素质的聚变工程但人才总量和结构仍难以满足商业化需求。MIT与中科大等高校已开设定向培养项目，为行业输送专业人才。供应链方面，2023年全球聚变配套设备平均产能利用率仅为62%，部分原因是ITER项目的延误导致配套企业产能闲置。随着中国CFETR和英国STEP项目的推进，配套产业将迎来新一轮产能扩张周期，如何构建稳定高效的供应链体系成为行业共同课题。
面对这些挑战，谭熠副教授在论坛上提出了富有哲理的见解：”虽然婴儿的肌肉力量不强，神经系统也不完善，走起路来磕磕绊绊，但每个人都是从蹒跚学步一路走来，且越走越稳。在聚变能源领域，不需要等待’万事俱备’，完全可在发展中解决问题。”这一观点揭示了聚变能源商业化的基本逻辑——在迭代中完善，而非等待完美。能量奇点公司2年内完成全超导托卡马克研发建造的案例证明，新模式、新技术、新方法能够大幅加速聚变能源商业化进程。聚变能源的”十年可期”，不是指所有问题将在十年内完全解决，而是指人类将在十年内建立起可靠的技术路径和商业生态，为最终实现聚变能源的规模化应用奠定基础。
聚变能源与人类文明的能源未来
站在2025年的历史节点回望，人类对聚变能源的探索已走过近一个世纪的漫长历程。从最初的科学幻想到今天的工程实践，从政府主导的大科学项目到企业参与的商业化开发，聚变能源正经历前所未有的深刻变革。中国在”双碳”目标和能源安全战略的驱动下，已形成基础研究、技术开发、工程应用、商业推广的全链条创新布局。上海计划建设的首座聚变能商业电站，不仅是一座能源设施，更是中国能源转型的象征——它代表着中国在应对气候变化和保障能源安全方面的长远谋划，也彰显了中国科技界挑战世界前沿难题的雄心与智慧。
聚变能源的商业化不会一蹴而就，但”十年可期”的预期有着坚实的科学、技术和商业基础。当人类最终驾驭聚变能源之时，将开启一个清洁、安全、无限的能源新时代。在这个意义上，聚变能源不仅是技术革命，更是文明跃升的阶梯。从”永远还需要50年”到”十年可期”，人类离这一梦想从未如此之近。
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