官方网站-首页

【导语】太阳为地球提供光热，科学家设想模仿其释放能量方式获取清洁能源，“人造太阳”可控核聚变技术正逐步照进现实。2024年，核聚变被列为重点支持领域。2025年我国研究不断取得新进展，与此同时，科研机构、企业积极探(tàn)索(suǒ)多条技术路径。我国可控核聚变研究起步早，成果显著，合肥BEST装置等大科学装置助力研发，多路线同步(bù)验(yàn)证(zhèng)，商(shāng)业团队纷纷入局，各地也依托优势(shì)加(jiā)速(sù)产(chǎn)业(yè)布(bù)局(jú)。

太阳，亿万年来为地球(qiú)提(tí)供光和热，科学家们设想，如果能在地球上模仿(fǎng)出(chū)太(tài)阳释放能量的方式，是不是就能获得取之不尽的清洁能源了？这一设想正在我国的实验室和大科学装置中逐步成为现实，也就是被业界称为“人造太阳”的可控核聚变技术。2024年工信部、科技部等七部门发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，将核聚变列为重点支持领域。在地球上建造出可以无限供能的“人造太阳”，还有多远？

可控核聚变！

“人造太阳”探索未来能源

“人造太阳”是要在地球上创造类似太阳内部的环境，模拟它发光发热的过程，并让这种反应持续稳定运行。

相比现在的核电站，这种方式能量密度更(gèng)高，材料几乎取之不尽，而且放射性污染更低，安全性也更高。

2025年，我国可控核聚变研究不断传来新进展。1月，我国全超导托卡马克实验装置“东方超(chāo)环(huán)”实(shí)现(xiàn)1亿摄氏度等离子体稳态运行1066秒，刷新世界纪录；3月，“中国环流三号”首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的“双亿度”运行。

与此同时，科研机构和企业也在积极探索多条技术路径，力(lì)求(qiú)在(zài)不(bù)同(tóng)技(jì)术(shù)方(fāng)向(xiàng)上(shàng)寻(xún)找(zhǎo)可(kě)能(néng)的(de)突(tū)破(pò)口。可控核聚变，正在向更高水平的可控性与稳定性迈进。

“人造太阳”怎么造？

探秘大装置BEST

我国对可控核聚变的研究始于上世纪50年代，经过几十年的探索，不仅取得了基础科研的突破，在工程技术领域，也已经走在世界前沿。在合肥未来大科学城，一个建造“人造太阳”的超级工程正在紧张施工。

总台央视记者 张春玲：这里是合肥未来大科学城，紧凑型聚变能实验装置BEST正在紧张地施工，它的目(mù)标是要在地球上第一次演示用聚变能点亮第一个灯泡。就好像是要把太阳困在笼子里，让它发电。

中国科学院合肥物质院等离子体所工程师 蔡其敏：在未来托卡马克主机系统安装的区域，未来高达1亿度等离子体的运行就在这里。在我们的装置里面，冰火两重天，1亿摄氏度的高温等离子体要与零下269摄氏度的低温共同存在一个罐体里面。

总台央视记者 张春玲：在地球上实现可控核聚变需要达到1亿摄氏度甚至更高，比太阳中心的温度还要高出数倍，地球上没有任何一种材料能够承受如此高温。

为了攻克这些难题，科学家们研发出了托卡马克装置，其工作原理是利用强磁场形成一个环形的“磁笼”，将高温等离子体悬浮在真空室中央，使其与容器壁完全隔离，从而(ér)避(bì)免(miǎn)高(gāo)温(wēn)对(duì)容(róng)器(qì)壁(bì)的(de)破(pò)坏(huài)，实(shí)现(xiàn)安(ān)全稳(wěn)定(dìng)的(de)聚(jù)变(biàn)反(fǎn)应(yīng)。这(zhè)样(yàng)的(de)超(chāo)级(jí)装(zhuāng)置(zhì)，需(xū)要(yào)一(yī)个(gè)超(chāo)级(jí)工(gōng)厂(chǎng)。

按(àn)照(zhào)计划，BEST装置将于2027年底建成，之后将在世界上首次演示聚变能发电。而与BEST装置紧紧相邻的，就是建造它的工厂——“聚变堆主机关键系统综合研究设施”大科学装置，它还有一个特别的名字叫“夸父”。

中国科学院合肥物质院等离子体所工程师 蔡其敏：这些系统在市面上面大家都买不到，它都是非标准的。所以哪怕(pà)一(yī)颗(kē)螺(luó)丝(sī)钉(dīng)，可(kě)能(néng)都(dōu)要(yào)我(wǒ)们(men)自(zì)己(jǐ)去(qù)设(shè)计(jì)、自(zì)己(jǐ)去(qù)加(jiā)工(gōng)、自(zì)己(jǐ)去(qù)测(cè)试(shì)、自(zì)己(jǐ)去(qù)运(yùn)行(xíng)。

从(cóng)空(kōng)中(zhōng)俯(fǔ)瞰(kàn)这(zhè)个(gè)超(chāo)级(jí)工(gōng)厂，你会发现，这个工厂由14栋单体建筑构成，每一栋都是某一关键领域的超级实验室，这里一共正在验证和设计制造着与可控核聚变相关的19个子系统。

这是强流直线等离子体装置“赤霄”，每平方米每秒钟可极速喷射出10的24次方——即亿亿亿个粒子，一次可连续运行24小时以上，对新研制的“人造太阳”壁材料进行充分检测。

这是给人造太阳加温的“锅炉”——射频波加热系统和中心束加热系统，它们同时作用，相当于数万台微波炉同时工作。

这里正在制备的是用于产生强磁场的超导磁体，它们可以产生地球磁场十多万倍的磁场信号。别看它们现在有几十厘米粗，实际上，它们是由比头发丝还细的超导线一点点缠绕出来的。

而这个像橘子瓣一样造型的装置，叫八分之一真空室，它高度达到19.5米，有六层楼那么高，重达300吨。未来，上亿摄氏度的(de)高(gāo)温(wēn)等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)就(jiù)是(shì)在(zài)这(zhè)个(gè)舱(cāng)室(shì)里(lǐ)面(miàn)悬(xuán)浮(fú)。这(zhè)些(xiē)研(yán)究(jiū)设(shè)施(shī)，不(bù)仅(jǐn)可(kě)以(yǐ)生(shēng)产(chǎn)出(chū)BEST核(hé)心(xīn)部(bù)件(jiàn)，也(yě)可(kě)以(yǐ)制造出全球最先进的聚变装备。

中国科学院合肥物质院等离子体所工程师 蔡其敏：我们每一个平台，对标的都是全世界最领先的这些实验室，而且我们的(de)参(cān)数(shù)比(bǐ)他(tā)们(men)还(hái)要(yào)高(gāo)。所(suǒ)以(yǐ)未(wèi)来(lái)别(bié)人(rén)能(néng)做(zuò)的(de)我(wǒ)们(men)也(yě)能(néng)做(zuò)，别(bié)人(rén)不能做的，我们还能做。

多路线同步验证

探索不同“造太阳”方案

聚变能源作为未来能源中最具潜力的形态，目前已经开始走出实验室迈向工程应用。记者在调研中注意到，不仅是科研院所，一些龙头企业、初创团队，也纷纷加入“聚变能源”这个赛道，提出自己的解决方案。

在河北省紧凑型聚变重点实验室，这个由龙头能源企业主导的可控核聚变实验正在紧张进行。大屏幕上，数字显示13032，这是实验放电次数的统计，从去年一月份到现在，除了检修，几乎从未间断。

新奥能源研究院聚变实验首席科学家 石跃江：我们大概10分钟会放一次电，反复去尝试去优化我们的整个运行的控制参数，达到我们的实验目标。

低成本、快速试错、技术迭代，是商业化团队的目标。不仅如此，在可控核聚变等离子体材料的选择上，他们也从成本角度出发，另辟蹊径。传统的研究团队大多采用氢的同位素氘和氚作为燃料，而这个托卡马克实验装置里放的是“氢和硼”。

新奥能源研究院院长 刘敏胜：氢就是水里面正常的氢，硼常规的都有，它没有什么稀缺性，价格极其便宜，所以才能导致我产生的聚变的电能够便宜。第二个它的产物只有氦，氦是直接能发电的，它不需要用蒸汽转化，所以它的发电效率能够做到90%以上。

团队从成本、效率和安全等角度，提出了全新的聚变能研究路线。不过就像硬币都是两面，这个路线要将等离子体加热到10亿度甚至更高，挑战飙升。经过研判，他们提出了阶梯加热路线。

新奥能源研究院院长 刘敏胜：第一个是用变压器的原理，它能够加热到几百万度。第二个是用类似微波炉的原理，加热到几千万度甚至到亿度。然后中性束用的是高能物理里面加速的原理，它把粒子加速到十几亿甚至上百亿摄氏度，它的原理很简单，我用更高的温度加到等离体(tǐ)里(lǐ)面(miàn)，温(wēn)度(dù)就(jiù)上(shàng)来(lái)了(le)。

为(wèi)了(le)达(dá)到(dào)更(gèng)高(gāo)的(de)加(jiā)热(rè)目(mù)标(biāo)，团(tuán)队(duì)还(hái)在(zài)升(shēng)级(jí)全新(xīn)一(yī)代(dài)的(de)托(tuō)卡(kǎ)马(mǎ)克(kè)装(zhuāng)置(zhì)，希(xī)望(wàng)它(tā)能(néng)够(gòu)冲(chōng)刺(cì)更(gèng)高(gāo)的(de)参(cān)数(shù)指(zhǐ)标(biāo)，为(wèi)聚(jù)变(biàn)研(yán)究(jiū)贡(gòng)献(xiàn)出(chū)自(zì)己(jǐ)的(de)探(tàn)索(suǒ)。

百(bǎi)花(huā)齐(qí)放(fàng)

商(shāng)业(yè)聚(jù)变(biàn)能(néng)源(yuán)产(chǎn)业(yè)未(wèi)来(lái)可(kě)期(qī)

我(wǒ)国(guó)作(zuò)为(wèi)能(néng)源(yuán)消(xiāo)费(fèi)大(dà)国(guó)，对(duì)清(qīng)洁(jié)能(néng)源(yuán)需(xū)求(qiú)迫(pò)切(qiè)。采访(fǎng)中(zhōng)专(zhuān)家(jiā)告(gào)诉(su)我(wǒ)们(men)，可(kě)控(kòng)核(hé)聚(jù)变(biàn)一(yī)旦(dàn)实(shí)现(xiàn)商(shāng)业(yè)化(huà)落(luò)地(de)，也(yě)许(xǔ)将(jiāng)像(xiàng)蒸(zhēng)汽(qì)机(jī)的(de)出(chū)现(xiàn)一(yī)样(yàng)，带(dài)来(lái)新(xīn)一(yī)轮(lún)的(de)技(jì)术(shù)革(gé)命(mìng)。记(jì)者(zhě)在(zài)调(diào)研(yán)中(zhōng)发(fā)现(xiàn)，依(yī)靠(kào)我(wǒ)国(guó)在(zài)这(zhè)一(yī)领(lǐng)域中(zhōng)研(yán)发(fā)基(jī)础(chǔ)和(hé)产(chǎn)业(yè)链(liàn)配(pèi)套(tào)，不(bù)少(shǎo)商(shāng)业(yè)团(tuán)队(duì)已(yǐ)经(jīng)开(kāi)始(shǐ)迅(xùn)速(sù)入(rù)局(jú)，未(wèi)来(lái)这(zhè)一(yī)领(lǐng)域或(huò)者(zhě)会(huì)像(xiàng)我(wǒ)国(guó)商(shāng)业(yè)航(háng)天(tiān)的(de)发(fā)展(zhǎn)一(yī)样(yàng)，百(bǎi)花(huā)齐(qí)放(fàng)、活(huó)力(lì)迸(bèng)发(fā)。

在(zài)四(sì)川(chuān)成(chéng)都(dōu)这(zhè)个(gè)产(chǎn)业(yè)园(yuán)的(de)厂(chǎng)房(fáng)内(nèi)，一(yī)套(tào)全新(xīn)的(de)核(hé)聚(jù)变(biàn)研(yán)发(fā)装(zhuāng)置(zhì)样(yàng)机(jī)已(yǐ)经(jīng)搭(dā)建(jiàn)完(wán)成(chéng)。这(zhè)个(gè)20米(mǐ)长(zhǎng)像(xiàng)圆(yuán)桶(tǒng)一(yī)样(yàng)的(de)装(zhuāng)置(zhì)有(yǒu)一(yī)个(gè)专(zhuān)业(yè)的(de)名字(zì)叫(jiào)“直(zhí)线(xiàn)型(xíng)场(chǎng)反(fǎn)位(wèi)型(xíng)聚(jù)变(biàn)装(zhuāng)置(zhì)”。现(xiàn)在(zài)，设(shè)备(bèi)已(yǐ)经(jīng)被(bèi)实(shí)验(yàn)气(qì)体(tǐ)形(xíng)成(chéng)的(de)等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)充(chōng)满(mǎn)，等(děng)待(dài)放(fàng)电(diàn)。

通(tōng)过(guò)磁(cí)场(chǎng)的(de)约(yuē)束(shù)，将(jiāng)等(děng)离(lí)子(zi)体(tǐ)在(zài)装(zhuāng)置(zhì)两(liǎng)端(duān)同(tóng)时(shí)产(chǎn)生(shēng)两(liǎng)个(gè)竖(shù)起(qǐ)来(lái)的(de)“甜(tián)甜(tián)圈(quān)”，并(bìng)不(bù)断(duàn)加(jiā)速(sù)至(zhì)每(měi)秒(miǎo)200公(gōng)里(lǐ)，最(zuì)终(zhōng)两(liǎng)个(gè)“甜(tián)甜(tián)圈(quān)”在(zài)中(zhōng)间(jiān)产(chǎn)生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)，释(shì)放(fàng)出(chū)巨(jù)大(dà)能(néng)量(liàng)，实(shí)现(xiàn)聚(jù)变。

瞄准未来聚变能的商业落地，作为一个初创团队，他们设计了一个成本低廉、模块化搭建的方案进行预研，入局这个技术路线尚未明确的赛道，团队给出了自己的判断。

瀚海聚能创始人 项江：商业航天最开始也是国家队、科研院所在做，大家从来没有想过它能够真正走到民营企业里，但实际上我们看到这个梦想实现了，而且它的效率得到了大幅的提升。

科研院所多年的技术和人才积累，我国在可控核聚变领域发展过程中核心技术和产业链的培育，让可控核聚变产业的商业化探索加速落地。

新奥能源研究院院长 刘敏胜：第一代“玄龙50”，那个时候大概有5%到10%的部件要必须依赖进口。但到了我们现在50U的装置的时候，微波加热、真空室、磁体、诊断、探测器全都是国产的，实现了100%的国产化，这个才是我们真正的底气。

探索未来能源

可控核聚变产业布局加速

作为我国“未来能源”的重要组成部分，“聚变能源”除了进入国家战略布局，不少地方也依托自身优势，正积极探索差异化发展路径。

上海是国内核电产业链的重要聚集地，产业基础雄厚。去年上海将可控核聚变列为重点培育产业，并设立未来产业基金，为聚变能源等前沿方向提供资金支持与政策引导。

安徽作为我国核聚变大科学(xué)装(zhuāng)置(zhì)最(zuì)集中(zhōng)的(de)地(de)区(qū)，2023年(nián)出(chū)台(tái)聚(jù)变(biàn)能(néng)商(shāng)业(yè)应(yīng)用(yòng)战(zhàn)略(è)行(xíng)动(dòng)计(jì)划(huà)，明(míng)确(què)“实(shí)验(yàn)堆(duī)—工(gōng)程(chéng)堆(duī)—商(shāng)业(yè)堆(duī)”的(de)“三(sān)步(bù)走(zǒu)”发(fā)展(zhǎn)路径，并(bìng)成(chéng)立(lì)聚(jù)变(biàn)产(chǎn)业(yè)联(lián)盟(méng)，打(dǎ)造(zào)产(chǎn)业(yè)集群(qún)。

四(sì)川在核技术领域基础雄厚。今年发布的未来产业实施方案中，将可控核聚变列为重点方向，提出通过重大工程带动技术突破，加快成果转化和企业培育，形成从科研到产业的完整链条。

此外，广东、浙江等地也在政策中明确将可控核聚变列入未来产业培育重点。