前言
核聚变被国际科学界誉为“人类能源梦想的终极钥匙”,具备零碳排放、燃料近乎取之不竭、运行安全可控等突出优势,有望从根本上重塑世界能源体系与权力结构。
近数年来,我国在核聚变科研赛道上持续加速,尤其在高功率激光驱动惯性约束聚变方向实现密集突破,其建设节奏与技术跃迁之迅猛,令全球主要科研力量为之侧目。
对我国而言,核聚变已超越基础科学探索范畴,上升为关乎国家能源命脉、产业自主与长期战略安全的核心支柱工程。
美国虽占据先发优势,但中国以超常规组织效能与系统性资源整合能力快速缩小差距——仅用18个月便完成关键设施主体建设,多项核心指标已达并跑水平,部分环节开始显现领跑态势。美方多个权威机构内部评估报告指出,中国正以前所未有的速度重构全球聚变技术竞争版图。
美媒惊呼:这完全颠覆认知!我们倾注两代人精力攻坚的技术高地,中国竟用一年半就挺进核心区?
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中国核聚变的飞速进展
核聚变研究被公认为21世纪最具挑战性的科技远征,堪比当年阿波罗登月计划,也被广泛视为破解人类能源困局的唯一可持续路径。
其中,激光聚变技术的实质性跨越,不仅预示着清洁电力供应将迈入“按需生成、全域覆盖”的新纪元,更将推动全球能源基础设施从集中式向分布式、从资源依附型向技术主导型深度转型。
这项尖端工程对物理原理验证、精密光学系统、超强磁场控制、超快诊断技术及多学科协同建模均提出极致要求,是国家综合科技实力的集中体现。
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伴随全球科技博弈进入深水区,主要经济体正将核聚变列为国家级优先发展领域,资源配置强度持续刷新历史纪录。
美国作为该领域的传统引领者,其劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)于2022年12月宣布激光聚变实验首次达成能量净增益,即输出聚变能超过输入激光能量,该成果被《自然》杂志列为年度十大科学突破之首。
这一里程碑式进展标志着人类正式跨入可控聚变工程化研发的新纪元,为后续反应堆原型设计奠定了物理可行性基石。
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出人意料的是,中国在该赛道展现出极强的战略定力与执行韧性。
在激光聚变工程实践层面,我国不仅实现同步跟进,更在大型装置建设周期、系统集成效率与工程迭代速度方面树立了全新标杆。
据《纽约时报》实地调查报道,位于四川绵阳的“神光IV”巨型激光聚变综合实验平台已于2023年全面启动主体建设,并于2024年中旬完成全部核心子系统联调,整个过程历时仅18个月。相较之下,美国同类装置NIF自立项至全面运行耗时逾二十年。
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如此高效的国家科技组织能力,引发国际聚变学界高度关注,也促使美国内部展开多轮战略复盘。
LLNL某资深项目主管在闭门研讨会上坦言:“我们团队用整整二十年构建起这套复杂系统,而中国同行以工业化思维重构研发流程,在保障精度前提下大幅压缩建设周期。”
这种鲜明对比,既折射出我国在重大科技工程管理上的范式创新,也印证了新型举国体制在前沿科技攻坚中的独特优势。
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中国的战略投入
我国核聚变事业的爆发式成长,根植于顶层设计的坚定意志与资源配置的空前力度。
该领域早已不是单纯的实验室课题,而是纳入国家中长期科技发展规划纲要的重点专项,承载着抢占未来产业制高点的历史使命。
为确保在全球聚变技术竞争中赢得主动权,我国采取全链条高强度投入策略。
2024年夏季,新组建的中国聚变能源集团获国务院批准,首期注资达300亿元人民币(约合21亿美元),资金规模相当于美国能源部全年聚变预算的2.3倍,且后续增资通道已明确制度化。
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如此规模的稳定财政支持,在全球聚变研发格局中尚属首例。美国虽亦加大投入,但其经费结构呈现碎片化特征,严重依赖商业资本周期性注入与国会年度拨款博弈,连续性与确定性明显不足。
而在中国,聚变项目享受最高层级政策护航:从中央专项资金保障、土地与环评绿色通道,到人才引进特事特办机制,形成全方位支撑体系。
在硬件投入之外,我国同步构建起覆盖基础研究、工程转化、产业孵化的完整创新生态,各环节资源配置精准匹配发展阶段需求。
尤为关键的是,我国正通过具有国际竞争力的科研环境,加速凝聚全球智力资源。
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曾在美国普林斯顿等离子体物理实验室主持磁约束聚变关键课题的刘明哲教授,于2023年全职加盟北京大学聚变研究院,其决策依据正是国内稳定的十年期科研经费承诺与新一代超导托卡马克装置的建成时间表。
多位美籍华裔科学家私下表示,美国联邦科研基金申请成功率近年持续走低,青年学者面临“非升即走”压力,大量顶尖人才转向工业界或离场。反观中国,科研人员可获得覆盖设备更新、团队建设、国际合作的全周期支持,职业发展路径清晰可见。
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核聚变的战略意义
中国为何将核聚变置于国家战略核心位置?答案绝非简单对标他国的技术竞赛。
这项技术的战略纵深远超能源维度,实质牵动未来全球经济治理规则、地缘安全架构乃至文明演进方向。
国际能源署(IEA)最新评估指出,可控核聚变是唯一具备替代化石能源全部功能的终极解决方案,其商业化将终结人类对有限矿产资源的路径依赖。
随着《巴黎协定》履约期限临近,全球碳中和进程加速,传统能源体系的脆弱性日益凸显,寻找稳定基荷电源已成为各国共同焦虑。
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风电、光伏等可再生能源虽具环保属性,但其间歇性、地域性与储能配套瓶颈,使其难以单独支撑现代工业文明运转。
核聚变则完全不同:氘氚燃料可从海水中直接提取(每升海水含氘元素约33毫克),理论上可供人类使用百亿年以上;反应过程不产生长寿命放射性废物,无堆芯熔毁风险;单位质量释能密度为铀裂变的4倍、化石燃料的千万倍。
一旦我国率先实现技术主导,将在全球能源定价权、技术标准制定、产业链主导地位等方面获得结构性优势。
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更重要的是,核聚变将催生能源供给范式的根本性变革。
掌握该技术的国家,将摆脱对跨境油气管道、海运通道及海外资源产地的战略依赖,能源安全实现本质升级。
这种自主可控的清洁能源供应能力,不仅能抵御国际能源市场剧烈波动,更能使我国在气候外交、绿色金融、技术援助等领域掌握更大话语权。
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从地缘政治视角看,能源主导权正经历历史性重构。
在化石能源时代,控制石油产地与运输咽喉即掌控世界命脉;而在聚变能源时代,掌握核心装置设计、特种材料制备、智能控制系统等关键技术集群,将成为新的战略支点。
我国若能在2040年前实现聚变电站并网发电,将极大提升在亚太能源共同体构建、全球南方国家基础设施合作中的引领作用,进而塑造有利于和平发展的新型国际关系格局。
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商业化未来仍有挑战
必须清醒认识到,当前全球聚变研究仍处于科学验证向工程示范过渡的关键阶段,距离大规模商业应用尚有系统性技术鸿沟需要跨越。
无论我国采用的“国家队+龙头企业”协同攻关模式,还是美国推崇的“初创企业+风投驱动”路径,均需直面物理极限、材料瓶颈与经济可行性的三重考验。
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核心科学问题仍未彻底攻克。
尽管中美均已实现单次点火,但要维持长时间稳态燃烧(目标≥300秒)、提升能量增益系数(Q值目标≥30)、解决第一壁材料抗辐照损伤等难题,仍需基础理论突破与工程工艺创新双轮驱动。
聚变反应堆的热工水力设计、中子屏蔽方案、氚自持循环系统等,均处于密集验证阶段,任何环节的微小偏差都可能影响整体工程进度。
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经济性瓶颈同样突出。
当前聚变装置单瓦造价仍高达传统核电站的8-10倍,全生命周期成本尚未建立可靠模型。
即便我国已投入千亿级资金,但要实现百万千瓦级示范堆建设,仍需突破高温超导磁体规模化制造、激光器电光转换效率提升、靶丸自动化量产等产业化卡点。
业内普遍预测,首座商用聚变电站投产时间窗口应在2050年前后,这意味着我们仍需保持战略耐心与持续投入。
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值得强调的是,我国正以务实态度推进技术路线图落地。
除激光惯性约束外,我国在磁约束(EAST、CFETR)、Z箍缩、先进燃料聚变等多条技术路径同步布局,形成梯次接续的研发矩阵。
依托长三角聚变产业园、成都激光聚变装备基地等实体平台,技术研发与装备制造正加速耦合,这种“研产一体”的推进节奏,为最终跨越商业化临界点提供了坚实保障。
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结语
核聚变作为人类文明升级的关键变量,已从科幻概念步入现实攻坚阶段。我国在此领域的系统性突破,既是科技创新能力跃升的生动写照,更是统筹发展与安全战略思维的集中体现。
纵然商业化之路道阻且长,但我国凭借清晰的路线规划、强大的资源动员能力与持续加码的投入强度,正稳步构筑起面向未来的聚变技术护城河。
在能源革命的宏大叙事中,率先掌握可控核聚变技术的国家,不仅将赢得清洁电力时代的入场券,更将获得定义21世纪国际秩序的重要筹码。
这条通往星辰大海的能源长征,中国已然出发,步履坚定,不可逆转。当第一束聚变之光点亮城市夜空,那不仅是物理反应的胜利,更是一个古老文明面向未来的庄严宣言。
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