核聚变能不能成为下一门万亿生意？

（来源：MIT News）

过去十年，科学家已经证明，核聚变在物理层面是可行的。接下来的问题是：它在经济上也能成立吗？

麻省理工学院教授丹尼斯·怀特（Dennis Whyte）和安德鲁·罗（Andrew W. Lo）参与的一项新研究，提出了一套评估核聚变商业可行性的框架。它既考虑维持可控核聚变所需的物理条件，也把建设一座能够在能源市场上参与竞争的聚变电站需要花多少钱纳入其中。

“到了这个规模，寻找资金、配置资金以及真正把钱花出去，都会成为问题的一部分。”论文共同作者、麻省理工学院核科学与工程教授怀特说，“这些问题对我们非常关键。我们必须认真研究经济账。如果希望这项技术真正进入全球经济体系，就必须开始正视这些现实问题。”

怀特表示，这篇论文希望建立一个统一框架，把所有经济因素摆到台面上，进而判断一座聚变电站究竟需要满足哪些条件，才有可能真正投入商业运行。核聚变利用的是恒星内部发生的同一种反应：让较轻的原子核融合并释放能量。由于聚变燃料通常需要处在等离子体状态，因此这一路线也常被称为等离子体聚变。研究人员通常利用强磁场约束等离子体，或者使用高功率激光触发聚变反应。

怀特认为，核聚变的目标不仅是产生大量能源，还希望在安全性、监管审批和选址等方面，为社会提供更有吸引力的选择。2022 年，美国加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置（National Ignition Facility，NIF）首次实现了聚变反应的净能量增益。近年来，风险投资也大量涌入核聚变领域。不过，要真正建成具备商业可行性的聚变电站，仍然面临大量技术和工程挑战。

“真正困难的是，如何把复杂的科学和工程要求转化成经济结果。”罗说，“但如果我们做不到这一点，就很难获得实现目标所需要的资金。”

怀特曾担任麻省理工学院核科学与工程系主任，以及等离子体科学与聚变中心主任。他还是麻省理工学院的衍生公司联邦聚变系统（Commonwealth Fusion Systems，CFS）的联合创始人。这家公司目前是全球核聚变产业中最受关注的企业之一。

怀特和罗还共同创办了咨询及投资顾问机构卢瑟福能源创投。目前，该机构正在与美国能源部橡树岭国家实验室合作，组建新的核聚变研究联盟。

怀特和罗提出的框架包含 10 个参数，用来评估一座核聚变电站是否具有经济可行性。其中一部分属于科学和物理层面，例如电站运行时需要消耗多少能量，又能够产生多少能量。但更多参数涉及工程和经济问题，例如电站建设成本。

这套框架的重要灵感来自上世纪 50 年代提出的“劳森判据”（Lawson Criterion）。劳森判据描述了温度、等离子体密度和能量约束时间需要满足怎样的组合，才能让聚变等离子体实现净能量增益，而不受装置具体功率和体积影响。其中一个重要指标是“等离子体 Q 值”，也就是聚变产生的功率，与维持等离子体所需外部输入功率之间的比值。

“劳森判据描述的是聚变等离子体在科学意义上能否实现能量增益，而我们的框架关注的则是一种‘经济 Q 值’，也就是获得的资本回报与投入资本之间的比值。”怀特解释道。

这套框架中的参数还涵盖聚变电站的多项工程特征，例如功率密度、把聚变能量转化成可出售产品的效率，以及能源转换设备的耐用程度。同时，它也会计算成本、市场价格和资本投入可能获得的回报。

简单来说，这套框架关注的是：一座真正的聚变电站，要满足什么条件才能实现正向经济回报。与等离子体 Q 值类似，研究人员提出的“经济 Q 值”需要大于 1，项目才具备最基本的商业可行性。

目前，研究人员已经探索了多种不同的聚变实现路线和等离子体约束方式。但怀特强调，这套框架并不偏向任何一种技术路线，因为核聚变最终都绕不开一个现实：你必须先花钱建设产生聚变能量的能力。与此同时，这些参数也不取决于反应堆究竟有多大。无论项目规模还是输出功率如何，都可以按照相同框架进行换算。

“聚变电站是大还是小并不重要。”罗说，“归根结底，赚到的钱必须比投入的钱更多。否则，它就不可能长期存在。”

怀特和罗表示，提出这套框架还有一个重要目的：提醒整个核聚变行业，必须尽可能严格地计算所有成本。科研人员通常非常清楚一次基础实验需要花多少钱，但估算一整座聚变反应堆的成本，则是完全不同的问题。随着核聚变逐渐走向产业化，行业领导者也越来越需要把注意力从单纯的技术指标，转向完整的工程和经济账。

这种需求正在变得越来越迫切，因为大量新资金正在进入核聚变产业。就在不久前，联邦聚变系统获得了新一轮约 10 亿美元融资。该公司计划在 2030 年代于美国弗吉尼亚州建成首座能够实际运行的聚变电站。

罗坦言，第一批商业核聚变反应堆的开发必然伴随着大量不确定性，也需要做出许多艰难选择。但如果第一批项目成功，核聚变产业可能会像能源、制造业以及其他技术行业一样，通过迭代不断降低成本，让后续电站越来越经济。

“这种‘边做边学’的规律，在所有深科技行业中都存在。”罗说。他以基因测序为例。如今，对一个人类基因组进行测序的成本，已经只有大约 25 年前的百万分之一。核聚变领域也会出现类似趋势，只不过成本下降的幅度未必会达到同样的程度。

长期以来，罗一直在研究如何为生物科技领域的科研成果建立更有效的融资机制。他近期还将在麻省理工学院的斯隆管理学院推出一项名为 CATAPULT 的教育项目，希望为不同学科的研究人员提供工具，帮助他们把科研突破真正转化成产品。

对于核聚变而言，罗认为，现在已经完全可以开始评估它的经济可行性了。建设一座商业核聚变电站，最终可能涉及成千上万个具体决策。但研究团队认为，这套框架能够提供一个统一的量化方法，把这些复杂的技术选择最终转化为可以比较的经济结果。

“当你拥有一个能够进行定量评估的框架时，就能直接知道，某一个具体设计选择究竟值多少钱。”怀特说，“在核聚变发展到今天这个阶段，我认为这极其重要。而这恰恰是我们此前一直缺少的东西。”

https://news.mit.edu/2026/mit-researchers-tackle-economic-realities-fusion-power-0810