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中国可控核聚变迎来破局之年:“终极能源” 如何撬动第四次工业革命
发布时间:2025-10-17 17:31:47
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核聚变人造太阳能源革命可控性
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漫科学
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科创扬帆,科普同行
科普图文简介:
现实版“夸父逐日”到底有多牛?

从农耕时代依赖的人力、畜力,到工业革命后驱动蒸汽机的煤炭、“点亮”城市的石油与天然气,每一次能源形态的升级,都直接推动着生产力跃迁与社会变革。

然而,随着社会的发展和文明的进步,能源的需求量越来越大,大家又开始琢磨:有没有更清洁、更持久和更高效的能源方式?这时候,可控核聚变就成了全球科学家们眼里的“香饽饽”。

历经数十年的发展,中国的可控核聚变技术在世界上到底处于什么水平?距离应用还有多远?

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新一代人造太阳“中国环流三号”实验现场。
来源:中国核工业

人造太阳,正在照进现实

国际能源署发布的《能源与人工智能》报告显示,2024年数据中心约占全球电力需求的1.5%,即415太瓦时;到2030年,全球数据中心耗电量将达到945太瓦时,占全球总电力消耗的3%。

小贴士:数据中心

数据中心是集中放置计算设备(如服务器)、存储设备和网络组件的物理设施,其核心功能是存储、处理和分发海量数据。

其中,人工智能的研究、发展、应用将成为用电激增的最主要构成。可以说,进入AI时代,各国比拼的就是发电规模,用电成本。

比起太阳能、风能等可再生能源受昼夜、天气影响存在间歇性短板,采用可控核裂变的传统核能又面临核废料处理的难题,拥有反应能量大、燃料资源充足、安全性高、放射性低等优势的可控核聚变被认为是终极能源形式。

小贴士:

核裂变是指重元素的原子核,通常采用铀、钚、钍等,分裂为较轻元素的原子核时释放的能量,称为核裂变能;核聚变是指小质量元素的原子核,通常采用氢的同位素氘和氚,聚合成重核时释放的能量,称为核聚变能。

可控核聚变是通过人工手段控制核聚变反应过程,使其在安全、持续且可控的条件下释放巨大能量的技术。“可控”即对这一过程的精确控制,确保反应能够按照人类的意愿进行,并安全地释放能量。

因模拟太阳的能源产生机制,核聚变燃料在地球上储量丰富——氘可从海水中提取、氚能在反应堆内部自行产生,燃料成本几乎可以忽略不计。且核聚变反应相对清洁,不会像核裂变反应一样产生高放射性废料,因此也被誉为“人类未来的理想能源”。

目前核聚变研发主要面临三大核心难题:一是燃烧等离子体的稳态自持运行,二是材料在高热与高能中子环境下的性能维持,三是氚的循环与自持。

值得欣慰的是,一批中国商业核聚变企业正在崛起,一步步走向核聚变行业的前列。

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各类能源类型的特点。来源:国际能源网

中国如何在这场竞赛中“领跑”?

中国在可控核聚变领域的研究起步较早,从上世纪50年代就开始了相关探索。经过几十年的积累和发展,我国已经成为全球可控核聚变研究的重要力量,在多个方面取得了世界领先的成果。

在《“十四五”现代能源体系规划》中,明确提出将可控核聚变列为重点发展领域,力争在2035年前实现聚变能工程实验堆建成并开展稳态运行试验。

2025年也堪称中国可控核聚变的“商业化元年”:

1月,东方超环(EAST)实现1亿摄氏度等离子体稳态运行1066秒,刷新世界纪录,验证了长时运行的工程可行性。

3月,中国环流三号(HL-3)首次突破电子温度1.6亿度、离子温度1.17亿度的“双亿度”运行,标志着正式迈入燃烧实验阶段。

10月,合肥BEST装置杜瓦底座成功吊(直径18米、重400吨),标志着全球首个紧凑型聚变能实验装置正式进入主机全面组装阶段,计划2027年建成并首次演示核聚变发电,2030年有望实现“用聚变点亮第一盏灯”的历史性突破。

提到核聚变,很多人会想到“国际热核聚变实验堆(ITER)”,该项目由中国、欧盟、俄罗斯、美国、日本、韩国和印度等七方30多个国家共同合作。ITER最初设定的初步运行时间为2025年,后将实现氘-氘聚变实验的目标调整至2035年。

但为啥中国能走到“2030年点亮灯”的关键节点?秘密藏在中国核聚变研究的三项核心装置里——EAST、BEST、CRAFT。EAST验证“理论可行性”,BEST推进“工程演示”,CRAFT储备“商用技术”。这不是三个孤立装置,而是一场“接力赛”。

EAST:撕开“可控”的口子,证明磁场约束能长期稳定运行;

BEST:把“理论可行”变成“工程可用”,用更小的装置实现净能量输出;

CRAFT:解决商用化的技术细节,让“能用”变成“能大规模用”。

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中国聚变工程实验堆(CFETR)。
来源:合肥等离子体物理研究院

上海交通大学张杰教授曾断言:“聚变能带来的工业革命,将超越迄今为止所有三次工业革命影响的总和。”如果引领这场终极革命的,是一个拥有完整工业体系、强大组织能力和坚定战略决心的东方文明,那么它所重塑的将不仅是全球能源格局,更是整个世界的经济、地缘政治和文明秩序。

随着10月14日国际原子能机构核聚变能源大会在成都启幕,这场关乎人类终极能源的全球竞赛,正迎来中国主场的高光时刻。

参考资料:

[1]林玉莲,曾庆怡.“人造太阳”照进现实 核聚变商业化稳步推进[N].上海证券报,2025-10-10 (004).

[2]郝俊慧,孙永会.“人造太阳”可控核聚变十年可期[N].IT时报,2025-09-26 (009).

叶家余
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