日本“人造太阳”获突破，欲争全球首座商业核聚变堆

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环球零碳

碳中和领域的《新青年》

来源：Shutterstock

撰文：Penn

编辑：小雨

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人工智能革命正在重塑能源版图，AI和超大规模数据中心已成为清洁、可靠电力的核心驱动力。这场由AI引发的能源需求风暴，也正在将核能重新推向全球舞台的中心。

如果说核裂变的小型模块化反应堆是解决当前能源焦虑的“现实解”，那么核聚变则是通往能源未来的“终极解”。

被誉为清洁能源“圣杯”的核聚变能源，燃料几乎取之不尽（来自海水），无长期放射性废料，也没有传统核裂变反应堆的熔毁风险，因此成为了一代又一代科学家孜孜以求的目标。

目前，一场旨在创造“人造太阳”的核聚变技术竞赛正在中国、美国、日本等创新中心激烈上演，今年不断有挑战者报告新的里程碑式突破，这预示着全球能源转型正迎来关键时刻。

10月27日，日本初创公司Helical Fusion举行新闻发布会，宣布在开发对聚变反应堆至关重要的高温超导（HTS）磁体方面取得进展，这标志着该公司朝着实现“商业聚变能源”的目标迈进重要一步。

这些磁体组装成线圈，尺寸与实际反应堆相同，专为实际应用而设计。这一成就标志着世界上首次展示了专为商业反应堆设计的大型高温超导线圈，该线圈在超导条件下保持了稳定的电流流动，同时复制了聚变装置内部的磁环境。

该公司表示：“这是世界首创，欧美没有任何一家聚变公司能够实现，这意味着Helical Fusion目前在全球商业聚变发电厂建设竞争中处于领先地位。” Helical Fusion首席执行官田口隆也（Takaya Taguchi）在新闻发布会上表示，“这意味着，我们有能力在世界其他地区之前实现聚变发电。”

图说：日本初创公司宣称在高温超导（HTS）磁体领域取得“世界首创”

来源：日经中文网

核聚变工程通常被称为“人造太阳”——模仿太阳运行的原理产生能源。在核聚变反应堆中，人类正通过将氢的同位素（通常为氘和氚）加热到远高于太阳核心的温度，形成名为等离子体的超高温气体。在这种状态下，原子核发生聚变，释放出巨量能量。

由于等离子体的温度太高，任何材料都无法承受与其接触，所以需要高温超导磁体产生磁场将其约束在反应堆中。与全球主流的托卡马克（俄语“磁线圈环形真空室”）设计不同，日本聚变产业一直钻研其特有的“螺旋式磁约束技术”。

螺旋仿星器设计无需外部电流驱动即可实现连续等离子体约束，与其他聚变模型相比，有可能实现更长时间、更稳定的运行。

为了满足“三维螺旋结构”的设计，Helical Fusion采用了多条高温超导带束合的解决方法，使其高温超导导体样本兼顾性能和“可弯曲性”。

此次的最新测试利用日本国立聚变科学研究所（NIFS）的设施，在15 K（-258°C）的温度下，于7特斯拉磁场中实现了40 kA的稳定超导电流。这一成功使螺旋聚变公司成为全球商业聚变能源开发竞赛中的领先竞争者之一。

图说：Helical Fusion 最新 HTS 测试中使用的“双饼线圈”

来源：Helical Fusion

与其他方案相比，螺旋仿星器最大的优势在于它已经完成了等离子体这一关键的科学阶段——这是商业化聚变电站的必要条件。这使得Helical Fusion能够专注于下一阶段：设计和制造一座真正意义上的聚变电站。

Helical Fusion成立于2021年，是日本领先的私营聚变公司，也是全球唯一一家致力于螺旋式仿星器研发的企业——该设计历经日本六十余年的研究不断完善，集成了日本国立核聚变科学研究所（NIFS）的成果。

在日本文部科学省（MEXT）通过小型企业创新研究计划（SBIR）第三阶段项目提供的支持下，该公司获得了20亿日元（约合1300万美元）的资金，用于与日本核聚变研究所合作开发超导磁体和包层/偏滤器系统。

这家聚变能初创公司计划在 Helix 计划下推进其研究，该公司的下一个重大举措是建造 Helix HARUKA，这是一个旨在验证稳定和连续聚变反应的集成演示装置。

到 2030 年代，Helical Fusion 计划启动其聚变试验反应堆Helix KANATA，并将其打造成全球首个具有商业可行性的聚变电站。据悉，核聚变电站的商业可行性具有3个标准：1）具备全天候 (24/7/365)不间断运行的稳定性；2）净能量增益，即输出能量超过消耗；3）可维护性：定期、高效的部件维护。

图说：Helical Fusion首台核聚变反应堆Helix KANATA的示意图

来源：Helical Fusion

日本的聚变产业正期待政府加大支持力度，因为新任首相高市早苗是该国聚变能源的知名倡导者。她在周五向国会发表的首次施政演说中表示，政府将“力争早日将聚变能源应用于社会”。

Helical Fusion首席执行官田口隆也表示，他希望在全球竞争实现商业聚变发电的背景下，政府能够为该行业提供更多资金。

“日本拥有该领域最先进的技术，但像中国和美国这样的国家正在努力追赶，过去五年已在该领域投入超过1万亿日元（约合65亿美元）。”这位首席执行官表示，“与此同时，日本同期仅投资了1000万日元。我希望这一差距能够尽快缩小。”

目前，世界上最大的聚变项目是位于法国南部的国际热核聚变实验堆（ITER），这是一个由公共资金资助的国际合作项目，成员国包括日本、美国、俄罗斯、中国、印度、欧盟和韩国。该项目最初计划于今年年底实现首次等离子体放电，但由于建设延误和巨额成本超支，这一目标已被推迟。

与此同时，私营部门取得了巨大进展，截至今年 7 月，累计吸引了 97 亿美元的私人和公共资金，与 2021 年相比增长了 400% 以上。

今年7月，Helical Fusion宣布完成A轮融资，筹集资金23亿日元（约合1500万美元），主要投资者来自日本国内市场，使其总资本（包括赠款和贷款）达到52亿日元。

图说：中国核聚变装置BEST预计将于2027年竣工

来源：X

在美国，由麻省理工学院衍生 Commonwealth Fusion Systems 正计划在弗吉尼亚州建设首座“电网级聚变电厂”，目标是在2030年代初实现发电。

据中国外交部发言人毛宁10 月 25 日介绍，中国核聚变装置BEST预计将于2027年竣工，有望成为人类历史上首个实现聚变发电的装置。

参考材料：

[1]https://www.reuters.com/sustainability/climate-energy/japan-fusion-energy-start-up-achieves-key-milestone-toward-commercial-reactor-2025-10-27/

[2]https://asia.nikkei.com/business/energy/japan-startup-touts-world-first-in-key-electromagnets-for-fusion-energy

[3] https://www.afp.com/es/node/3801547

[4] https://www.cls.cn/detail/2182377

[5]https://interestingengineering.com/energy/worlds-first-nuclear-fusion-coil-test

[6]https://www.zaobao.com.sg/realtime/china/story20251027-7724309

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