可控核聚变产业化竞赛鸣枪

    本报记者 向炎涛

    在科幻小说《三体》中，作者刘慈欣描绘了一个因可控核聚变而改变的未来世界：城市上空漂浮着无数电力网络，能源如同空气般无处不在；人类摆脱了对化石燃料的依赖，文明在无限能量的支撑下迎来了空前的繁荣。这一图景曾被视为遥不可及的幻想，但如今，现实正加速推开这扇“终极能源”的大门。

    今年以来，中国科研团队不断刷新可控核聚变装置纪录。近日，中国聚变能源有限公司（以下简称“中国聚变公司”）在上海正式挂牌成立。作为中国核工业集团有限公司（以下简称“中核集团”）直属的二级单位，这家国家队企业的诞生，标志着我国在可控核聚变产业化进程中迈出了关键一步。当前，一场围绕“终极能源”的产业化竞赛已然鸣枪。

    从科学可行性到工程可行性

    核能包括裂变能和聚变能两种主要形式。裂变能目前已在核电站实现商业应用，而聚变能则是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核并释放出的能量。

    “可控核聚变被称作‘终极清洁能源’，其通过反应自限性、低放废料特性、多重工程屏障等实现本质安全，风险水平显著低于核裂变和化石能源。”中国电力工程顾问集团华东电力设计院副总工程师姜震在接受《证券日报》记者采访时表示，目前理论和试验均已证明，核聚变技术能确保“近零核废料”和可控辐射。

    近年来，可控核聚变研究驶入发展快车道。今年1月份，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所研发的世界首个全超导托卡马克EAST（东方超环）装置实现1亿摄氏度、1066秒长脉冲运行，刷新世界纪录；今年3月份，中核集团旗下核工业西南物理研究院新一代人造太阳“中国环流三号”（HL—3）装置首次实现原子核温度1.17亿摄氏度、电子温度1.6亿摄氏度的“双亿度”突破。

    “EAST、HL—3等磁约束核聚变装置不断突破的运行纪录，标志着中国核聚变正稳步从‘科学可行性’向‘工程可行性’迈进。”姜震表示，我国核聚变已历经原理探索、装置研究及规模实验阶段，正逐步进入燃烧实验和实验堆阶段。

    在政策层面，核聚变已被纳入国家未来产业重点布局。自2020年9月份“双碳”目标提出以来，国家政策对可控核聚变的支持力度进一步加大，不仅在科研资金和研发基地建设方面给予保障，还通过专项政策推动其前期研发和工程应用。

    2024年，工信部等七部门联合发布的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》提到，聚焦核能、核聚变、氢能、生物质能等重点领域，打造“采集—存储—运输—应用”全链条的未来能源装备体系。

    与此同时，部分地方政府也将核聚变列为前沿科技产业化试点。例如，上海将聚变能源作为前沿科技与未来产业培育的重点方向，先导布局高温超导等关键核心技术攻关，引育高水平创新主体和优秀人才团队。

    国家队与民企齐发力

    当前，核聚变研究的国家队已形成以中国科学院、中核集团等为主导的多技术路线并行格局。

    中国聚变公司的成立，正是科研积累与政策推动背景下的关键一步。该公司作为推进我国聚变工程化、商业化的创新主体，将重点布局总体设计、技术验证、数字化研发等业务，并建设技术研发平台和资本运作平台。

    7月22日挂牌当天，中核集团、中国石油集团昆仑资本有限公司（以下简称“昆仑资本”）、上海未来聚变能源科技有限公司、国家绿色发展基金股份有限公司、浙江浙能电力股份有限公司及四川重科聚变能源科技有限公司等共同签署增资扩股协议，总投资额约114.9亿元。中核集团以现金和知识产权作价40.29亿元控股，昆仑资本出资30亿元持股20%，成为中国聚变公司第二大股东。

    众多能源巨头入股中国聚变公司，无疑显示出各方对可控核聚变发展前景的看好。厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强在接受《证券日报》记者采访时表示，中国聚变公司的成立对中国可控核聚变技术的发展具有重要意义。

    “此前该领域主要停留在实验室研究阶段，如今有了实体化运营的公司作为支撑。”林伯强表示，通过整合中核集团及多家能源企业的资源，不仅有助于实现技术互补，还能形成更雄厚的资本基础，为整个核聚变产业链注入新动能。

    此次中国石油集团（以下简称“中石油”）通过昆仑资本参与中国聚变公司投资，更是释放了重要信号。“从能源战略角度看，中石油参与是对核聚变作为未来清洁能源重要性的认同。核聚变一旦商业化，其产能规模与环境效益将非常可观。”林伯强认为。

    除国家队外，民营力量也在加速探索商业化路径。陕西星环聚能科技有限公司（以下简称“星环聚能”）便是其中的代表，公司目标是通过降低核聚变装置规模和成本，加快迭代速度和商业应用。

    星环聚能创始人、CEO陈锐对《证券日报》记者表示，聚变能发展中的关键问题需要经历科学可行、工程可行、商业可行三个阶段，公司目前与行业发展阶段同步，处于Q值（能量输出与输入的比值）≥1的工程可行性验证阶段，为后续的示范堆与商用堆建设奠定技术基础。

    此外，江苏永鼎股份有限公司（以下简称“永鼎股份”）、张家港广大特材股份有限公司（以下简称“广大特材”）等多家上市公司，也参与到可控核聚变产业链环节。

    产业链协同推进商业化

    当下，核聚变仍在进行艰难的“系统集成”攻关。

    姜震认为，目前，可控核聚变商业化面临的主要科学技术挑战，集中在材料工程突破、氚（氢的一种放射性同位素）自持与热量传导、燃烧等离子体稳态自持运行等领域，亟须开展氘氚聚变实验以及涉核技术的攻关验证。

    “从具体技术方面看，瓶颈主要集中在工程执行层面。目前全球所有的聚变公司都处于工程验证阶段。在研发过程中，会涌现出许多不可预知的工程难题，需要我们逐一攻克。”陈锐举例说，比如在材料耐高温方面，要实现聚变反应所必需的高温，通常需要达到1亿摄氏度，是太阳核心温度的10倍，这对所使用的材料和制造工艺都提出了极高的要求。

    记者在调研时了解到，在产业链层面，国内已在若干关键环节实现突破。例如，永鼎股份子公司东部超导研发生产的第二代高温超导带材及超导应用产品可应用于可控核聚变设备中；广大特材生产的核聚变超导线圈铠甲用材料已实现批量化供应。

    姜震表示，国内核聚变产业链在超导材料、等离子体控制、氚增殖包层等环节已具备一定基础，部分能力已接近国际先进水平，可控核聚变能量应用端的发电技术也已开展相关工程化应用研究。

    值得一提的是，资金问题是核聚变产业发展绕不开的现实挑战。陈锐表示，可控核聚变产业是一项需要长期投入的研发事业，需要更多耐心资本参与，给予行业更多成长和发展的机会。

    事实上，随着可控核聚变产业持续取得进展，资本对该领域的关注度也在提升。例如，近日，诺瓦聚变能源科技（上海）有限公司完成5亿元天使轮融资，创下国内民营核聚变企业单笔融资新高。

    尽管距离真正的商业化发电仍需数年乃至十余年，但可控核聚变的未来图景已逐步具象化。从实验堆到商业堆，这一进程不再仅是“科幻命题”，而成为工程上可逐步量化、路径可设计的产业方向。

    姜震表示，我国可控核聚变预计将在2035年至2040年间实现发电目标。随着科学技术的持续突破，数十年来“核聚变发电还需50年”的预测有望被打破，本世纪中叶可控核聚变将从“科幻想象”迈向“工程现实”。

    在规模化建成之后，核聚变发电的成本也将具备下降空间。据姜震介绍，根据不同机构预测，可控核聚变堆商业化初期运行的电价估计在1元/kWh左右，随着规模化建设推进，可能降至0.1元/kWh甚至更低。

    林伯强认为，要推动聚变从“工程验证”走向“产业落地”，离不开全产业链的协同推进，更需加强国际合作。目前全球聚变项目众多，但尚未形成成熟的商业模式。如果能在技术层面实现优势互补，有望加快研发进程。

    姜震表示，我国核聚变正处于发展机遇期，除解决核聚变科学技术问题外，也应重视监管法规及政策。聚变堆作为新的涉核设施，其与裂变堆存在较大差异，需要有针对性地建立健全与聚变辐射安全风险相适应的监管政策，一方面提供政策支持，另一方面为聚变堆发展松绑，释放发展活力。

    从实验室的科学突破到国家队的产业化布局，再到民营力量的商业化探索，中国可控核聚变正以前所未有的加速度从幻想走向现实。技术攻关、工程验证和产业协同将决定其落地速度，也将影响未来能源格局的重构。