终极能源倒计时：2050年前，“人造太阳”将点亮每一盏灯？

当人类第一次在地球表面成功点亮恒星之火，我们终于明白——没有什么挑战是不可战胜的。

太阳之所以能持续发光发热数十亿年，是因为其核心在极端高温高压下，将氢原子核（主要是质子）聚变成氦，并释放出巨大能量——这就是核聚变。

人类正在全力攻关的“终极能源”技术——可控核聚变，其目标是在地球上安全、持续、高效地模拟太阳内部的核聚变反应，从而获得近乎无限、清洁、安全的能源，它被广泛认为是解决未来能源危机、气候变化与可持续发展的“圣杯”，人们对可控核聚变装置有一个诗意的称呼——人造太阳！

“人造太阳”利用氢的同位素——氘（D）和氚（T）作为燃料，当这两个轻原子核在极端条件下克服电磁斥力，“撞”在一起聚变成一个较重的氦原子核时，会发生质量亏损，根据爱因斯坦的质能方程这丢失的一丁点质量会转化为巨大的能量。

要在地球上实现聚变，必须创造足以克服原子核间静电排斥力（库伦力）的极端环境，需要将燃料加热到超过1亿摄氏度的高温，使其形成第四态物质——等离子体（原子核和电子分离的“汤”状状态，高温等离子体需要被约束足够长的时间，以保证原子核有足够的机会发生碰撞和聚变。

目前，实现可控核聚变主要有两种主流技术路径：

1、磁约束：利用强大的磁场将高温等离子体约束在真空容器内，使其不与容器壁接触，从而实现长时间、持续的反应。托卡马克（Tokamak）是其中最主流的装置类型，它是一个环形的磁约束装置。

2、惯性约束：利用高能激光束或粒子束，在极短的时间内（纳秒级）从四面八方均匀压缩一个微小的燃料靶丸，使其瞬间达到极高的温度和密度，从而在燃料因惯性飞散前完成聚变反应。

难点在于：

1、装置内部的材料需要承受前所未有的极端考验——不仅要面对1亿度的高温辐射，还要承受高能粒子和中子的持续轰击。

2、高温等离子体是一种极不稳定的流体，其运动复杂多变。如何精确控制它，防止它像脱缰野马一样挣脱磁场约束，撞击容器内壁从而损坏设备，需要极高的控制精度。

3、如何稳定地将等离子体加热到1亿摄氏度以上，并长时间维持其稳定运行。

4、聚变燃料之一的氚在自然界中非常稀少。如何在反应堆内部通过中子与锂的反应来“增殖”氚，实现燃料的自持循环，是保证聚变电站持续运行的关键技术，目前仍在攻关中。

世界上的主要进展情况：

中国：合肥的“东方超环”（EAST）、成都的“中国环流三号”（HL-3），另外紧凑型聚变能实验装置(BEST)预计2027年底建成。

“东方超环”EAST2025年1月，实现1亿摄氏度高温下1066秒的长脉冲高约束模等离子体运行，创下稳态运行新标杆，环流三号HL-3，2025年3月，首次实现电子温度与离子温度“双亿度”纪录；6月实现百万安培等离子体电流的高约束运行，标志着中国聚变研究正式进入“燃烧实验阶段”，向工程化应用迈出关键一步。

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置（NIF）在激光惯性约束领域取得突破，多次实现能量增益（Q>1），其中最高一次实验能量增益超过4。这是惯性约束聚变领域的里程碑，证明了激光聚变的物理可行性。尽管其“单次点火”模式距离连续发电仍有工程鸿沟，但为高能量密度物理研究提供了重要平台。

欧洲的欧洲联合环（JET）、“螺旋石7-X”仿星器以及日本的JT-60SA等各个国家的设备正在持续提供关键数据。

可控核聚变若是实现商业化应用将带来哪些巨变？

核聚变的燃料是氘和氚。氘在海水中储量极其丰富，据测算，仅从海水中提取的氘所蕴含的能量，就足以满足人类未来上百亿年的能源需求。这意味着能源将变得像空气和水一样取之不尽，彻底摆脱对化石燃料的依赖，当电费低到可以忽略不计时，许多此前因高能耗而被束之高阁的技术和产业将迎来爆发式增长。

核聚变反应过程不产生二氧化碳等温室气体，聚变反应堆具有本质安全，不存在链式反应失控的风险，且产生的放射性废物极少、半衰期短，核废料处理难题将迎刃而解，它不仅能解决地球上的能源困局，更为未来人类进行深空探索、在其他星球建立基地提供了可靠的能源保障，真正开启星际航行的时代。

可控核聚变还需多久可以实现商业化应用？

关于可控核聚变何时能实现商业化应用，业内曾经流传着一个著名的调侃——“永远还有50年”。不过，根据当前各国和多家企业的最新规划与技术进展，这个时间表正在显著提前，普遍预计在2045年至2050年左右实现。

中国科学院院士丁洪认为，小规模的商业应用可能在10年内（即2035年左右）实现，而大规模商业化则可能在25年内（即2050年左右）完成。