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外交部发言人毛宁10月25日发文称，中国“人造太阳”有望成为人类历史上首个实现聚变发电的装置，相关话题随后登上热搜。10月27日，早盘可控核聚变概念震荡走强，东方钽业3天2板，创历史新高，纽威股份触及涨停，皖仪科技、中国核建、远东股份、西部超导等跟涨。消息面上，《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》明确提出推动核聚变能等成为新的经济增长点。上游新闻注意到，我国目前已部署多座聚变装置，他们各自是何原理？有着怎样的特点？我国的核聚变研究处于什么水平？可控核聚变距离实用化还有多远？对此，上游新闻根据公开报道进行了了解。
\n可控核聚变，最复杂能源系统之一
\n核聚变是将较轻的原子核聚合反应而生成较重的原子核，并释放出巨大能量。
\n1952年，世界上第一颗氢弹成功试爆，让人类认识到氘氚核聚变反应的巨大能量。但氢弹爆炸是不可控的核聚变反应，不能提供稳定的能源输出。从此，人类便致力于在地球上实现人工控制下的核聚变反应（即可控核聚变），希望利用太阳发光发热的原理，为人类铺展能源自由之路。因此，人们也将可控核聚变研究的实验装置称为“人造太阳”。
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外交部发言人毛宁10月25日向世界分享中国“人造太阳”： 预计2027年竣工，有望成为人类历史上首个实现聚变发电的装置。合新闻
\n氘氚聚变作为能源，具有明显优势。首先，氘氚聚变所需燃料在地球上的储量极为丰富。氘大量存在于水中，每升水可提取出约0.035克氘，通过聚变反应可释放相当于燃烧300升汽油的能量；氚可通过中子轰击锂来制备，在地壳、盐湖和海水中，锂大量存在。其次，氘氚聚变反应不产生有害气体，无高放射性活化物，对环境友好；最后，从核安全的角度来看，具有固有安全性。
\n未来，一旦人类成功点燃可控聚变的“火炬”，其影响将远超技术突破本身，带来全局性、系统性的深刻变革。作为理论上取之不尽、用之不竭的终极清洁能源，聚变能将从根本上破解人类对化石燃料的依赖，同时还将带动超导材料、人工智能控制等前沿领域集群发展。
\n然而，“人造太阳”维持自身燃烧的条件非常苛刻。英国科学家劳逊在20世纪50年代研究了这一条件的门槛——也被称为聚变点火条件。据计算，实现可观的氘氚聚变等离子体离子温度要大于1亿摄氏度，等离子体密度、温度和等离子体能量约束时间的乘积（“三乘积”）大于5×1021千电子伏特·秒/立方米。有专家认为，可控核聚变将等离子体物理、核工程、材料科学等领域的难题集于一身，是迄今人类构想的最复杂能源系统之一。
\n科研装置频频突破，“东方超环”刷新纪录
\n近年来，我国聚变装置矩阵持续扩容，形成覆盖不同技术路线、衔接不同发展阶段的多元支撑格局，为工程化、产业化突破筑牢硬件基础。仅今年以来，我国聚变科研装置就频频取得突破，加速从“实验工具”向“产业枢纽”转型。
\n新一代“人造太阳”“中国环流三号”（HL—3）国内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，综合参数聚变三乘积实现大幅跃升，挺进燃烧实验。在实现“双亿度”等离子体运行基础上，日前，研究团队自主设计并建成了用于聚变能量导出研究的工程性液态金属和氦气工质热工研究台架，并已全面投入运行，为未来聚变堆的工程化应用奠定了关键实验基础。
\n今年以来，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置“东方超环”（EAST）取得了重大突破，“成功实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，再次刷新了世界纪录。”中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所副所长徐国盛表示：“中国‘人造太阳’包含超过200多项自主创新的核心技术。”
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近年来，我国聚变装置矩阵持续扩容，形成覆盖不同技术路线、衔接不同发展阶段的多元支撑格局。人民日报
\n紧凑型聚变能实验装置“夸父启明”（BEST）完成主机杜瓦底座落位安装，标志着项目主体工程建设正式步入新阶段。聚变堆主机关键系统综合研究设施“夸父”（CRAFT）自主设计的偏滤器原型部件近期顺利通过专家组测试与验收，该部件不仅是国际尺寸最大、热负荷最高的同类部件，更能直接应对聚变堆运行中的热管理、等离子体控制等重要工程挑战，为后续商用堆关键系统研发提供关键技术验证。
\n民营企业在相关领域的探索也有进展。
\n在先进聚变构型探索领域，新奥集团“玄龙—50U”球形环装置实现重要突破。作为全球首个采用氢—硼燃料实现百万安培等离子体电流的装置，它不仅验证了150千安下环向场线圈稳定运行、产生1.2特斯拉磁场的满负荷磁体性能，更达成了所有关键工程设计目标。
\n初创公司能量奇点研发的高温超导磁体“经天磁体”，成功实现21.7特斯拉峰值磁场强度。该磁体专为下一代托卡马克装置设计。
\n同时，国内高校也在加快建造、运行一批聚变实验研究装置（如华中科技大学的J—TEXT、中国科学技术大学的KTX、清华大学的SUNIST等）。
\n这些装置聚焦发电演示、工程验证、先进构型、核心部件等不同方向，共同织就我国聚变研究“多点突破、协同推进”的立体网络，为从科研向产业转化提供全方位支撑。
\n技术难点很多，期待20年建成商用示范堆
\n聚变能的前景，让全世界都眼馋，但距其商用依然还有很长的路要走。
\n中核集团核工业西南物理研究院聚变科学所所长钟武律介绍，实现聚变能的商业化运用，需经历6个阶段：原理探索、规模实验、燃烧实验、实验堆、示范堆、商用堆。其中，原理探索已于上世纪五六十年代完成，规模实验通过多装置获取数据规律，燃烧实验指的是开展燃烧等离子体实验，实验堆解决工程技术问题，示范堆验证商用堆可行性，商用堆实现规模化发电。
\n中国聚变能源有限公司总经理、核工业西南物理研究院院长张立波表示：“2027年，我们期待能开启聚变能燃烧实验，2030年左右，具备中国首个工程实验堆的研发设计能力，2035年左右，建成中国首个工程实验堆，到2045年左右，能建成我国首个商用示范堆。”
\n尽管核聚变前景诱人，但要在地球上点燃并控制一颗“人造太阳”绝非易事。
\n据了解，首要难题是创造出聚变所需的严苛环境。理论上，氘氚等离子体需加热至超1亿℃，约为太阳核心温度的6-7倍，才能克服原子核间的库伦排斥力，使其发生持续聚变。此温度下物质完全电离为第四态等离子体，任何实体容器均会汽化，必须采用非接触式约束技术，这正是聚变装置设计的最大挑战：一方面要把燃料加热到远超太阳的温度，另一方面又必须设法将难以驯服的高温等离子体束缚住，使其源源不断地产生聚变反应。
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“中国环流三号”装置。资料图
\n数十年来，国际上探索了众多核聚变路线。目前，在地球上，实现可控核聚变主要有磁约束核聚变、激光惯性约束核聚变两种方式。激光惯性约束核聚变可以采用激光作为驱动器压缩氘氚燃料靶丸，在高密度燃料等离子体的惯性约束时间内实现核聚变点火燃烧。采用强磁场约束等离子体的方法把核聚变反应物质控制在“磁笼子”里面，就是磁约束核聚变。
\n在众多技术途径中，托卡马克是通过等离子体电流和外部磁体线圈产生的螺旋磁场约束聚变燃料离子，被认为有望率先实现聚变能源的应用，也是目前全球研发投入最大、最接近核聚变点火条件、技术发展最成熟的途径。
\n当前，世界上建成并运行了超过50个不同规模的托卡马克装置，几个大型托卡马克实验装置已能短暂实现聚变反应所需的严苛条件，但如何进一步提高聚变功率增益、改善等离子体的约束性能和稳定性，维持长时间燃烧并获得净能量输出，仍是巨大的科学和工程考验。
\n此外，材料和工程技术方面的挑战同样艰巨。找到耐超高温和强中子辐射的结构材料，研制出性能卓越稳定运行的超导磁体和低温系统；开发实时监测等离子体状态并实施等离子体放电瞬态事件快速反馈控制的诊断与控制系统，这些都需要跨学科的协同创新。目前，国际上采用特种低活化钢和钨等抗中子辐照材料作为结构材料，但仍需提高抗辐射脆化能力；超导磁体采用价值昂贵的铌锡、铌钛合金或高温超导带材，在制造和装配上也面临巨大工程挑战；燃料循环方面，如何用聚变中子增殖氚并从增殖包层和含氚部件中高效地提取、回收和净化氚、如何安全储存，都需要重点攻克。
\n“坦白而言，核聚变发展到目前这个阶段，依然还有许多技术没有完全突破，例如辐照对材料的影响，燃烧等离子体物理、氚自持等。”中核集团科技带头人黄梅介绍称。
\n商业化加速，全球近40个国家推进聚变计划
\n近日，2025可控核聚变未来产业大会在上海交通大学举行，中国科学院院士、中国科学院—教育部新型激光聚变方案联合研究团队首席科学家、上海交通大学李政道研究所所长张杰在题为《激光聚变点亮未来》的主题演讲中提到：“我们的能量增益会比美国计划的能量增益高3倍，就是美国的4倍。我们的重复频率是美国的5倍。”张杰院士领导的团队也在研发激光惯性约束技术。
\n此外，环球时报援引美国消费者新闻与商业频道文章称：“在人工智能用电需求飙升之际，美国在核聚变领域落后于中国。”
\n文章称，中国于21世纪初加入核聚变竞赛，比美国晚大约50年。
\n美国核聚变行业协会数据显示，全球核聚变领域的私人投资总额80亿美元，其中60亿美元在美国。而中国在公共资金投入方面则大幅领先。据报道，过去几年中国政府每年在核聚变领域投入达15亿美元，而美国政府在该领域的年均投入约为8亿美元。
\n在反应堆规模方面，美国或许已经丢掉了领先地位。中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）持续创造纪录，中国聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）项目预计今年完工，2027年中国还将迎来新的紧凑型聚变能实验装置（BEST）。
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EAST装置主机结构。人民日报
\n中国目前拥有的核聚变专利数量超过任何其他国家，中国核聚变博士数量是美国的10倍。除人才资源外，核聚变项目需要大量原材料，包括高功率磁铁、特定金属、电容器和功率半导体等。中国正采取措施确保许多原材料的供应链，正如其占据光伏和电动汽车电池的主导地位一样。美国核聚变公司Helion首席执行官科特雷说：“中国在先进材料研发领域的投资是美国的10倍。”
\n从全球视野看，聚变能商业化已形成加速态势。据国际原子能机构《2025年世界聚变展望》报告，全球近40个国家推进聚变计划，处于运行、在建或规划中的聚变装置超160座，私人投资总额已突破100亿美元。
\n意大利政府颁布了旨在重新引入核能和建立全面可持续能源生产（包括聚变）框架的法令，目标是在2030年实现首个等离子体；美国能源部宣布了6个新的“聚变创新研究引擎”合作项目，提供1.07亿美元资金，以加速燃料循环、材料和先进模拟等领域的应用研究；德国发起“聚变2040”计划，2028年前拟投入3.7亿欧元加强研发……
\n上游新闻综合自 新华社 人民日报 中国环境报 环球时报 财联社 上观新闻等
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