聚变能迈向工程验证 商业并网预期廿至卅年

聚变能迈向工程验证 商业并网预期廿至卅年

财π新闻 综合中国之声2026年10月2日报道,可控核聚变作为人类长期追寻的终极清洁能源,其商业化落地进程近年来迎来多项关键突破,行业内普遍共识是,过去流传的“核聚变永远还有50年”的模糊判断已经成为历史,当前全球聚变研究正从科学探索阶段全面转向工程化验证的关键转折点,距离实现商业并网发电仍需20到30年时间,未来10年内极有希望诞生第一台能够稳定输出净能量的聚变原型机。

国内核心聚变装置关键进展

我国在磁约束托卡马克技术路线上稳居全球第一梯队,与美国并列第一,在长脉冲稳态运行和工程化落地推进方面具备显著优势,形成了国家队引领、民营企业协同参与的完整研发格局。其中EAST全超导托卡马克装置在2025年1月实现1亿摄氏度等离子体高约束模运行1066秒,刷新了世界纪录,直接验证了长脉冲稳态运行的工程可行性,该装置建成运行至今已有20年,为后续聚变装置的研发积累了大量核心实验数据和运行经验。

中国环流三号装置实现了“双亿度”运行,也就是离子温度与电子温度均突破1亿摄氏度,聚变三乘积达到10²⁰量级,这一成果标志着中国正式进入燃烧等离子体实验阶段。此前投运的中国环流器二号M装置等离子体电流能力从国内现有装置的1兆安培提升到2.5兆安,等离子体体积达到国内现有装置的2倍以上,为我国深度参与国际热核聚变实验堆计划及未来自主设计建造聚变堆提供了重要硬件支撑。

紧凑型聚变能实验装置BEST目前已进入主机建造的“四环套装”关键攻坚阶段,项目园区已正式交付启用,多个核心部件自2026年7月起陆续运抵现场,组装任务推进过半。按照规划,BEST装置将在2027年底完成整体建造,2030年前后开展氘氚聚变发电演示,目标实现输出能量超过输入能量,也就是Q大于1的核心指标,这一进度比国际普遍规划的同类装置节点提前了近十年。

清晰的全周期商业化推进路径

我国早在20世纪80年代就已确立“热堆-快堆-聚变堆”的核能三步走发展战略,后续工业和信息化部等七部门陆续出台相关意见,将聚变能列为未来能源的重点领域,2025年中国聚变能源有限公司在上海挂牌成立,中核集团牵头组建的可控核聚变创新联合体注册资本达到150亿元,截至2026年已有44家各类相关单位加入,定期发布聚变技术发展态势和未来技术需求,引导社会各类资本和企业围绕共同目标参与聚变事业建设。

按照国内权威专家给出的推演时间表,我国可控核聚变商业化落地将分多个阶段稳步推进。2027年将开启聚变燃烧实验研究,2030年左右具备中国首个工程实验堆的研发设计建造能力,2035年前后建成中国聚变工程实验堆CFETR,2035年到2040年期间开展全面的工程验证工作,2045年左右建成我国首个商用示范堆,到本世纪中叶实现聚变能的大规模商业化部署。

从全球范围来看,可控核聚变商业化进程也呈现出同步加速的态势,2026年到2030年的核心攻关方向是攻克净能量增益与稳态运行技术,中国BEST、美国SPARC等装置将先后验证发电可行性,相关资本投入和产业链配套建设也在快速成型。2031年到2035年将进入商业化示范阶段,全球范围内将建成数座示范堆并逐步向电网供电,同步验证聚变发电的经济性与完整运维体系,2035年也将成为聚变能示范并网的重要分水岭。2036年到2050年将逐步实现规模应用,2050年前后聚变能有望成为全球主流清洁能源之一。

仍需跨越的核心工程技术鸿沟

当前可控核聚变研究虽然已经完成了科学可行性的验证,但实验室里的短时间点火与发电厂常年稳定运行属于两个完全不同维度的技术挑战,仍有多项核心工程难题需要逐步攻克。聚变反应过程中会产生携带极高能量的中子,这些中子会持续轰击反应堆内壁,如同高速飞行的子弹不断冲击材料本体,长期作用下会导致材料脆化、结构损伤并产生感生放射性,开发出能够长期抵御这种极端环境的抗辐照材料,是当前材料学领域亟待突破的重大课题。

作为聚变反应核心燃料之一的氚在自然界中极其稀少,无法直接支撑大规模商用反应堆的持续运行,未来的商用反应堆必须具备“氚自持”能力,也就是利用聚变反应产生的中子与锂发生反应,在反应堆内部自行生产所需的氚,构建完整的氚循环供给系统,这一复杂的闭环系统目前仍未经过充分的工程验证,需要大量实验数据支撑才能实现稳定运行。除此之外,聚变堆的建造成本、发电效率、长期运维成本也需要逐步优化,最终达到优于现有常规能源的市场竞争力,才能真正实现大规模商业化推广。

当前全球已有近40个国家推进各自的聚变研究计划,人工智能技术也已经在等离子体运行监测、控制及不稳定性预测等研究中获得初步验证,有望解决长期困扰行业的等离子体控制难题,在聚变堆系统研发、运维等方面具备很大的发展空间和潜力。高温超导磁体技术如果取得进一步突破,能够提供更强的磁场约束能力,有望大幅提升等离子体性能,让未来聚变堆的整体规模变得更加紧凑,进一步缩短建造周期、降低建造成本,加速整个聚变技术的迭代进程。

(编辑:张广德)