耐心资本与科学家携手攻坚可控核聚变“永远50年”困境

AI的尽头是能源，能源的天花板在哪？核聚变是当下很多人的希望所在。

“中国环流三号”作为我国“新一代人造太阳”装置，实现了离子温度1.2亿摄氏度、电子温度1.6亿摄氏度的“双亿度”，聚变综合参数达到10的20次方量级。当前，“中国环流三号”正按计划推进全面升级，计划2027年首次实现燃烧实验。

去年10月，位于合肥的紧凑型聚变能实验装置（BEST）项目建设取得关键突破，首个关键部件杜瓦底座成功安装就位。BEST采用高、低温混合超导托卡马克技术路线，将首次在国际上验证聚变可在真实燃料环境下实现净输出能量，演示核聚变发电。预计到2030年有望通过核聚变点亮第一盏灯。

“实验室里的第一度电大约五年就能实现，而且很可能就是在中国实现。”复旦大学现代物理研究所教授许敏日前表示，从第一度电发出，到上游供应链降低成本，20年是合理的时间尺度，那时候才能真正获得廉价的聚变电能。

当前，业界和学界对于核聚变是否过热存在一定担忧，情绪时有波动，有人过于乐观，有人过于保守，这都不是好现象。许敏表示，更重要的是设定合理目标、实事求是，不停留在PPT上，必须拿出真正经得起检验的成果。

而在这一过程中，耐心资本的坚定支持不可或缺。

耐心资本与科学家携手攻坚可控核聚变“永远50年”困境。(04:58)

托卡马克“冰火两重天”

两个轻原子核相互碰撞，结合成一个较重的原子核，这一过程中能够释放巨大能量。在未来产业中，可控核聚变产业独树一帜。上海国投公司科创总监、上海科创集团董事长朱民介绍，可控核聚变的可行性已在理论层面被充分验证，最大难点在于工程化，涉及材料、装备、核心技术、算法等挑战。

磁约束聚变和惯性约束聚变是重要的聚变路线。瞬间释放出巨大能量的激光核聚变是惯性约束聚变的典型代表，与之形成鲜明对比的磁约束聚变是稳定、持续的聚变反应，由此衍生出托卡马克、仿星器、场反位形（FRC）、磁镜等细分路线。尽管两大技术路线路径迥异，但目标却是一致的——都希望通过聚变为人类提供充足、清洁的能源。

托卡马克是利用磁场约束实现可控核聚变的装置，也是全球磁约束聚变研究中最主流、进展最快、最有希望实现商业化的方案。

氘-氚聚变是目前地球上最易实现的反应类型，也是各国聚变研究的主流路线。聚变反应条件下燃料气体被电离为带正负电荷的等离子体态，温度高达1亿-2亿摄氏度，地球上没有任何容器能够承受如此极端的高温，但可利用磁场将其约束在有限空间内以维持聚变反应持续发生，这就是“磁约束聚变”的基本思路。为了产生有效约束等离子体的磁场，托卡马克装置应运而生，它就像一个用磁场做成的笼子，能把上亿摄氏度的高温等离子体“关”在里面。

托卡马克装置。

整个托卡马克装置内部可谓“冰火两重天”：一方面，通过微波加热和中性束加热，将装置内部的燃料等离子体温度维持在上亿摄氏度；另一方面，借助低温系统让高温超导磁体的实际运行温度维持在零下200摄氏度甚至更低。

如此极端温差，对工程能力构成了极大考验，装置的可靠性、运行的稳定性、建设运维的成本控制，每一环都是硬骨头。拆解一台托卡马克，真正的挑战集中体现在各类工艺细节上。高温超导带材绕制技术、相关零部件的制造工艺、材料的加工工艺，以及运行控制的智能化水平，都将直接决定托卡马克装置的成熟度。

许敏介绍，高温超导的带材在仅约两微米厚的薄层中便可承载数百安培的电流，这正是高温超导磁体绕制的基础性材料。尽管目前采用的配方已经可以实现数百安培的载流能力，但要承载1000安培甚至5000安培的电流，带材配方的优化还需要借助AI辅助设计和充分的测试验证。未来，聚变电站7*24小时全天候运行，必须依靠高度智能化的控制与运行体系。这意味着要完善数据测量硬件，发展先进的数据分析方法，以高质量数据训练专用模型，推动电气工程接口标准化与模块化。而AI将承担起分析高品质实验数据、沉淀决策的基本逻辑等重任，帮助探索解决关键科学挑战。

“非主流”的氘-氦3路线

与主流的氘-氚聚变反应技术路线不大一样，复旦大学聚变团队走的是“氘-氦3”路线。用许敏的话说，选择“氘-氦3”路线就是找到自己的定位，同国家主流路线形成互补，成为磁约束聚变研发的前沿探索阵地。

氘-氚反应有两大难题都和“氚”相关。一是氚的自给自足问题，氚的半衰期相对较短，每过12.33年就有一半氚衰变成了稳定的氦3，因而自然界中基本没有氚存在，为了维持氘-氚聚变电站运行，需要电站一边燃烧氚释放能量、一边同时生产更多的氚以满足自身需求，同时还要预防氚的泄漏。二是材料“扛不住”，氘-氚聚变反应产生14兆电子伏的高能中子会对聚变堆结构材料造成辐照损伤，为此往往需要建造1-1.5米的厚重屏蔽层。

材料问题是氘-氚路线必须攻克的关键卡点——要么研发出一种能在极端环境下长时间稳定服役的颠覆性材料，要么选择一条无中子或低中子技术路线，从根本上规避材料难题。

东昇聚变选择了后者，力求以氘-氦3燃料路线与主流技术路线形成互补。由于氘-氦3聚变基本无中子产生，因此无需建造厚重而昂贵的屏蔽层，装置规模得以相对缩小，这为建设基于高温超导强磁场的紧凑型聚变电站创造了条件。采用这种燃料方案的聚变电站可以更靠近城市或数据中心，无需长距离输配电，布局方式更加灵活。

复旦大学现代物理研究所教授许敏。

“未来如果氘-氚聚变路线和氘-氦3聚变路线都实现了，最终会形成一体化的供电网络。在远离城市的地方修建采用氘-氚燃料的大型聚变电站，在靠近城市或数据中心的区域布局氘-氦3紧凑型电站。”许敏表示，两种燃料路线能形成互补，由于氚衰变的产物就是氦3，运行氘-氚聚变电站需要维持足够的氚燃料存量，自然也为氘-氦3聚变提供了氦3来源。

但这颗“诱人的果实”并非唾手可得，它同样面临着一系列严峻技术挑战。高温超导磁体工艺尚不成熟，而聚变电站的磁体必须具备足够的可靠性与稳定性；更高的聚变反应温度也为装置的控制运行及热量排出带来更大的挑战。东昇聚变计划用10年左右时间建设三代聚变装置，最终实现氘-氦3聚变净能量增益Q>1的目标。其中，第一代装置“晨光”将重点解决高温超导强磁场磁体在真实运行工况下的可靠性和稳定性验证问题，并作为聚变人工智能数据工厂，提供海量的真实实验数据，帮助验证和优化强磁场下的物理模型，以及为实现高度智能化的装置运行控制提供支撑，指导设计下一代聚变装置。

“晨光”聚变装置。

尽管Q>1距离实现人类所期待的廉价、清洁、近乎无限的能源仍存在鸿沟，但许敏表示，这是科学研究必须迈过的一道门槛，无论是Q大于1、大于30乃至50，都是聚变技术不断向前发展的必经阶段。由于无需面对耐中子辐照材料和氚相关的难题，一旦“氘-氦3”聚变实现Q>1，后续的工程化和商业化发展道路将相对容易很多。

“我最不希望等到我退休那天，聚变技术的进展跟今天相比没什么两样。”可控核聚变已经发展了半个多世纪，依然没有任何一个国家能够实现稳定可控输出低成本的聚变能量。为了让聚变可以跑得更快些、破解工程化难题，许敏决定走出实验室。

创业路上，资金怎么来、股权怎么分、运营中会踩哪些坑，他缺乏足够的经验。好在，上海国投及旗下未来产业基金、上海科创集团的深度孵化让每一步都走得踏实。

敢于“撒第一把米”

2025年7月，复旦大学磁约束聚变团队主导东昇聚变在上海成立，背后支持方除了复旦大学还有上海国投旗下上海未来产业基金、海桐国际创新中心、中科创星、启盈同创等。有了上海国投的背书，市场化资金慢慢有了信心，带动了各类资本注入。许敏常说，没有上海国投的扶持，东昇聚变连人才引进都不会如此顺当。

当前，上海在可控核聚变领域形成了结构性、生态性、平台化的整体打法。朱民介绍，随着中国聚变公司落地上海，围绕不同技术路线和产业链方向，上海投资布局了东昇聚变、星环聚能、能量奇点等多支聚变团队和上海超导、上创超导、翌曦科技等供应链企业。可以说，上海在可控核聚变赛道上已经构建起全栈式、系统性的生态，未来有望形成“上下游就是上下楼”的聚变产业格局。

上海的资本“工具箱”同样丰富。上海国投旗下未来产业基金、上海科创集团等投资平台覆盖从天使轮到IPO的全链条，为聚变产业提供持续有力的资本支持，通过搭建聚变产业链上的党建联盟，为有潜力的早期创业企业“撒第一把米”。

上海国投公司科创总监、上海科创集团董事长朱民。

“国资最大的使命就是勇于撒第一把米。”朱民表示，颠覆性创新的每一环都要循序渐进地验证与落实，传统社会化资本的习惯是等到技术路径逐渐收敛、发展态势明朗之后才肯入场。但国有资本不能走“等着看、零星投”的老路。“如果国资都不率先撒下种子、扛起风险，这片生态可能就真的没了，这条技术路线也会在成长途中戛然而止。”

“国有资本在关键时刻要迅速补位，坚定站在科技创新第一线，敢于押注、敢于出手，敢于第一把米撒出去。”朱民表示，如今，在国资的“引流”之下，核聚变产业布局已形成强劲推力，各类资本唯恐踏空。正是这种紧迫感，让聚变生态迅速生长。“对我们而言，这是最大的收获。也许技术路径还会遇到波折，但我们并不畏惧，只要生态、氛围和产业链搭建起来，国资机构的战略任务就基本实现了。未来企业遇到困难，国投系的资本集群将系统化、针对性地帮扶解决。”

创投机构像撒米一样把资金播撒给早期初创企业，聚变企业接过这把“米”，并不攥在手里，而是继续撒向上下游供应链，用订单和技术驱动产业链企业协同发展。

“如果一度电的价格超过10元，聚变能源将无人问津。所以供应链的重要性不亚于聚变主机装置，从长远来看，供应链决定聚变价值。”许敏表示，企业发展并非零和博弈，越是开放越能获得更快成长。聚变行业整体向好，个体企业才能真正受益。从Q>1，到第一度电发出，再到最终实现老百姓期待的一毛钱一度的电，聚变还有很长的路要走。装置的可靠性和稳定性、建设和运行成本都需要长时间积累与发展。“高温超导带材成本如何降低，高功率回旋管技术和中性束加热技术如何发展，离子回旋技术能否满足未来电站运行的需求，这些都需要更多的科研投入，将来面临的困难还有很多，这些困难需要全产业链协同克服。”

许敏表示，当前市面上存在一些不同的声音，情绪时有波动，有人过于乐观，有人则过于保守，这些都不是好现象。必须拿出真正经得起检验的成果。随着资源投入的不断增加、科研经费与人才队伍的全方位支持，可控核聚变定会加速推进。

耐心资本与科学家携手打破“永远50年”困境

“核聚变究竟什么时候能够发出第一度电？我认为这个时间不远了。实验室里的第一度电大约5年就能实现，而且很可能就是在中国实现。”许敏表示，从第一度电发出，到上游供应链降低成本，20年的时间尺度是合理的，到那时才能真正获得廉价的聚变电能。

“虽然目前还无法准确预测聚变商业化何时实现，但进程已经大大加速，过去人们常调侃核聚变永远50年，但这一次可能真的不同了。”上海未来产业基金总经理魏凡杰表示，今年，风险投资开始大规模进入基础科研领域，投入总量远超以往高校或科研院所的科研经费。过去，一个科研机构十年间可能也无法获得20亿元聚变研究经费；而今年，仅聚变领域几家初创公司的融资总额就有望突破20亿元，资金使用效率也大幅提升。

上海未来产业基金总经理魏凡杰。

魏凡杰表示，风险投资往前走，基础科研往后走，基础科研与产业化之间的界限正变得模糊，AI的介入极大加速了科研迭代进程。优秀人才不断涌入，人才密度快速提升，培养年轻人才尤其需要那些具备“AI原生”思维的年轻人进入聚变领域，他们能够带来更前瞻的想法，重塑行业的迭代模式。

“对于个体而言，50年需要用近一生去奋斗；在人类历史长河中，50年不过短短一瞬。在人类文明与科研发展的宏大尺度上，50年即便再翻上几倍，也不过是弹指一挥间。但不能因为路途遥远就不出发。”朱民表示，业界和学界对于当前核聚变是否过热存在一定担忧。科学研究本就充满艰难，不同技术路径尚未收敛，哪条赛道能够真正走向工程化和应用化尚不明朗，但必须清醒认识到，这一赛道关系国家战略定位与战略命脉，国资责无旁贷。随着人工智能的助力，工程化验证能力的提升以及不同技术路径的收敛，人类与聚变商业化“永远50年”这一判断之间的距离在不断拉近。

“今天的成熟产业就是昨天的未来产业。如果对未来的科技没有信心，没有热爱，只会永远止步不前。因为相信，所以看见。而相信的前提是不要三心二意。国资作为最坚定、最耐心的助力者和陪伴者，始终愿与那些看得见未来、怀有信心、步履坚定的科学家和团队站在一起，共同缩短创新的距离，降低创新的难度。”朱民说。