可控核聚變：聚變啟航，未來已來.pdf

可控核聚變：聚變啟航，未來已來。可控核聚變被視為人類社會的“終極能源”。人類社會可利用的能源形式可 分為熱能、電能、化學能、機械能、光能和核能六類，雖然也有潮汐能、地 熱能等能源，但從表現形式上仍可歸為以上六種能源。各種能源形式中，只 有核能中的核聚變能同時具備“接近無限能源”的潛力和能量密度高、原料 來源相對廣泛、環(huán)境影響極小、部署位置靈活等開發(fā)優(yōu)勢，因此被廣泛認為 是“能源問題的終極答案”或者“終極能源”。

什么是核聚變？實現核聚變的難度何在？核聚變，即兩個輕原子核結合成較 重原子核，發(fā)生質量虧損并遵循質能方程 E=mc 2釋放巨大能量的過程。但核 聚變反應的發(fā)生條件非常苛刻，需要達到上億度的高溫和極高的粒子密度， 沒有任何材料可以直接承載核聚變產生的等離子體，對反應裝置的設計、極 端環(huán)境材料和等離子體控制等方面的要求即為苛刻。

核聚變的優(yōu)勢何在？核聚變的燃料來源廣泛，能量密度極高，且具備傳統(tǒng)核 電的主要優(yōu)勢，且具有固有安全性，不會發(fā)生堆芯熔毀等嚴重事故，同時仿 射性危害相對可控，適配未來能源系統(tǒng)中的基荷電源。同時核聚變作為上下 游產業(yè)鏈極長的“極限技術平臺”，有極強的技術溢出屬性，可以帶動超導 材料、極端環(huán)境和特種功能材料、真空系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、診斷控制系統(tǒng) 等大量相關產業(yè)技術進步。此外，核聚變單體項目投資體量巨大，具有重資 產、長周期等屬性，可以有效拉動投資，促進當地產業(yè)聚集并帶動就業(yè)。因 此發(fā)展可控核聚變是未來能源系統(tǒng)的核心戰(zhàn)略方向。

實現可控核聚變有哪些方式？目前實現可控核聚變的方式主要包括磁約束 和慣性約束兩種方式，其中以磁約束中的托卡馬克裝置最為成熟，商業(yè)化進 展最快，落地確定性最強。仿星器、場反位形、激光聚變等裝置路線也各有 優(yōu)劣，國內外有多個團隊展開研究。此外，我國也部署了聚變-裂變混合堆 路線，結合聚變的特性和裂變的工程技術優(yōu)勢加快聚變商業(yè)化落地。

國內聚變發(fā)展如何？目前我國聚變領域多種技術方案百花齊放，形成了以國 企主攻目前最成熟的托卡馬克路線探索商業(yè)發(fā)電，輔以民營企業(yè)探索新型聚 變路線的格局。聚變新能、中國聚變能源兩大國家隊和星環(huán)聚能、能量奇點 等民營公司主攻托卡馬克路線，瀚海聚能、星能玄光、諾瓦聚變等公司研發(fā) 場反位形路線，鴻鵠聚變研發(fā)仿星器路線，新奧科技采用氫硼聚變路線，東 昇聚變采用氦三聚變路線，張杰院士團隊采用激光聚變路線等。根據我國核 能利用“三步走”戰(zhàn)略規(guī)劃和聚變行業(yè)發(fā)展情況預測，將在 2030 年左右實 現可控核聚變的演示發(fā)電，2035 年建成示范項目，有望推動聚變電站在 2050 年前全面商業(yè)化。

現階段聚變行業(yè)有哪些催化？目前我國可控核聚變進入科研、產業(yè)、資本 和政策四重共振的發(fā)展階段，行業(yè)進入二階加速時期：國家隊和民營企 業(yè)聚變實驗裝置規(guī)劃加速，行業(yè)資本開支規(guī)模持續(xù)增加；越來越多的企 業(yè)開始切入核聚變賽道，社會融資規(guī)模不斷擴大，推動行業(yè)加速發(fā)展； AI 和高溫超導的快速發(fā)展有望進一步賦能核聚變產業(yè)，加速聚變發(fā)展進 程。