彭先觉院士：核聚变要成为能源，最终要看每度电的成本|原子核|核反应|中子|等离子体

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9月23日，2026网易未来大会在杭州举行。本届大会以“碳硅相逢，万象启元”为主题，由网易公司主办，杭州市商务局、杭州市经济和信息化局（杭州市数字经济局）、杭州高新技术产业开发区管委会联合指导。五位院士领衔，来自学界、产业界和投资界的嘉宾齐聚一堂，围绕科技前沿、人工智能产业化与未来商业展开交流。

从可控核聚变、AI大模型技术与通信智能，到AI PC、智能体、AI制药与具身智能；从院士专家的前沿判断，到产业先锋、投资人与00后创业者的实践探索，本届大会试图回答一个共同的问题：当碳基文明与硅基智能加速相逢，技术将如何突破边界，又将怎样走进真实世界？

中国工程院院士、中国核试验专家组原组长彭先觉在《核聚变趋势和Z箍缩聚变展望》演讲中表示，核聚变反应能够发生，不等于可以用来发电。要成为能源，还需解决安全、持续供电和燃料来源等问题，最终要看每度电的成本，以及资源能否长期支撑。

在他看来，磁约束路线仍面临高温等离子体难以保持稳定、材料抗辐照和聚变燃料氚自持等难题。惯性约束路线则是一轮轮触发反应，必须控制每次释放的能量，再通过装置设计实现安全、连续的供电。就纯聚变来说，都不是理想能源。

彭先觉团队提出的方向，是用Z箍缩装置驱动聚变，并与裂变结合，组成Z箍缩驱动聚变裂变混合堆（Z-FFR）。按照这一方案，聚变规模可以控制在合理范围内，包层负责进一步放大能量、生产所需的氚，装置还要把反应产生的热能平稳地转化为电能。

谈到建造成本，彭先觉估算，百万千瓦级混合堆电站的造价约为200亿元人民币。他还提出通过热电联供提高能源利用效率。

在应用上，他设想混合堆可以利用现有核电站的燃料和废料，以及贫铀，并可便捷调节输出功率，充当基荷能源，为风电、光伏接入电网留出空间。

彭先觉：可控核聚变商用曙光有多远（来源：网易智能）

以下是网易未来大会上彭先觉院士演讲全文

尊敬的各位领导、各位专家、朋友们，早上好！非常感谢网易邀请我来参加网易未来大会，就核聚变等问题发表个人见解！

我今天讲的题目是核聚变的趋势和Z箍缩聚变的展望。主要讲两个问题：一个是核聚变的问题，另一个是对未来核能Z箍缩驱动的聚变-裂变混合堆作一个简要介绍。核聚变是氢的原子核融合在一起，发生核反应，放出能量。但是，原子核都带正电荷，要发生反应，必须彼此靠近。彼此靠近，就要克服静电斥力。因此，原子核必须具有比较高的相对运动速度，这样才能克服静电斥力、彼此靠近，核反应才可能发生。

使原子核加速，普通的方法是用加速器。但这种方法不可以做成能源。也就是说，加速原子核消耗的能量，与发生核反应获得的能量相比，是不合算的：获得的能量远小于输入的能量。

另外一种方法，就是把大量原子核加热到很高的温度，比如1亿度以上。氢弹就是这样做成的：利用裂变的能量，把聚变燃料加热到很高的温度，同时也要提高它的密度。这种方式，我们就叫它热核聚变。

最容易发生聚变反应的，主要是非常轻的原子核，例如氘、氚、氦、氢、硼等。但真正要做成能源，必须有所选择。

这里讲一个概念，叫“自持热核反应”。外部要创造条件，使核反应能够持续进行，也就是让反应释放的能量继续加热原子核，保持温度不断升高，使反应持续进行，这叫热核自持。达到这个条件，我们就叫作点火。比如，美国利弗莫尔实验室的NIF装置，用激光实现了聚变点火，同时也实现了一定的能量增益。

我们的研究表明，无论何种聚变方式，要做能源的，只有氘氚才可以。其他方式要做成能源，会面临一个问题：要使反应持续进行，输入的能量会大于核反应释放的能量。这些反应其实很难用来做能源。

另外一个看法，纯聚变也很难做成能源。未来的根本出路，还是要把聚变和裂变结合起来。

惯性约束聚变要有一个驱动器，由驱动器提供能量，对靶丸，也可以说是微型氢弹，通过压缩使它升温、提高密度，最后创造聚变的条件。在这种情况下，原则上，要使靶丸中的聚变燃料达到很高的密度，比如每立方厘米100克以上。同时，在压缩过程中，要把温度升到几千万度，这样才能创造自持核反应的条件。

惯性约束聚变要做能源，只能是一个一个爆炸，而且释放的能量还比较大。所以，要做能源，必须解决以下问题：

第一，靶丸要放能，而且放能多少是要控制的。

第二，要让能量在一个环境里面安全地释放，不能造成破坏。能量的连续输出，通过靶室和包层的设计来实现。惯性约束聚变原则上是一个一个爆炸，通过整个物理设计，达到能量连续输出的目的。

这里的主要方式，是把驱动器提供的能量变成X光能量。X光可以对靶丸进行球对称压缩，也就是内爆，特别是让它的中心区达到点火条件，最后释放我们所需要的能量。

研究表明，需要释放一定规模的能量，例如G焦耳级，也就是10的9次方焦耳，或者1000兆焦。能量只能在比较短的时间内提供，时间太长也做不到。将来对驱动器的要求，是在10个纳秒左右的时间内，向靶丸提供10个兆焦以上的能量，才能达到最终释放1000个兆焦以上聚变能的目的。

现在能够做到这一点的驱动器只有两种：一种是Z箍缩驱动器，下面会作简单介绍；一种是激光，刚才讲到的NIF激光器，提供的能量只有两个兆焦，所以释放的能量比较小，到目前为止还是小于10个兆焦。

要实现聚变，只有Z箍缩最后可以达到能源的目标。而且，Z箍缩驱动器实现聚变的物理过程，其物理描述是完备的。这跟其他的聚变技术路线不太一样，其他的很难把这些过程描述清楚，但用Z箍缩驱动来做聚变，可以做到这一点。所以，数值模拟具有较高的可靠性和可信性，具有良好的应用前景。

大家都知道，我过去是做氢弹的。Z箍缩驱动聚变的驱动器不一样，但整个靶丸过程和物理聚变过程，跟氢弹物理是类似的。

下面再简单讲一下磁约束。刚才讲的聚变，即使是最轻的原子核——氘和氚，它的原子序数Z等于1。即使是这样的原子核，要以较大的概率发生核反应，也必须创造一个很高的温度。

原则上都在1亿度以上。如果要做成一个炉子，来保持这种高温的等离子体，现在地球上也不存在这样的条件。地球上熔点最高的材料，比如钨，也就是几千度、3000多度。原则上，温度达到5000度以上，这些元素都会被气化。

所以，做成炉子是不可能的，但又要维持很高的温度、持续放能。物理学家想到一个办法：在磁场存在的条件下，所有带电粒子都会沿着磁力线打转。这个我们在中学物理中都学过。

如果把磁力线闭合，就有可能让这些带电粒子一直在磁力线上转，避免它们直接与器壁接触。这在物理上是一个很好的想法。磁约束聚变有各种各样的方式，典型的是托克马克，当前主要的代表是ITER。

中国有很多磁约束装置，比如合肥的EAST、成都的环流器等。

下面再讲讲发展的趋势，首先来看磁约束的问题。现在做磁约束研究的科学家，都希望做成一个纯聚变装置。但这非常困难，面临高温等离子体不稳定的问题，它会频繁发生破裂。破裂以后，会给物理和工程带来极大的难题，比如材料的抗高温辐照问题。

还有一个问题是氚自持。前面讲到，现在能够做能源的，主要是氘氚反应。氚在自然界是不存在的，它具有放射性。要制造氚，原则上都是通过中子和锂-6发生反应来造氚。所以，要做能源，氚自持的问题必须解决。

对所有纯聚变，无论是惯性约束还是磁约束，实现氚自持都会非常困难。特别对磁约束来讲，等离子体破裂、材料抗辐照、氚自持等问题，都需要非常长的时间来研究解决。

即使做成以后，系统造价也非常高，原则上都要超过千亿。如果高温等离子体破裂的问题得到解决，或者破裂造成的破坏能够控制，我们建议采取聚变与裂变结合的路线，可以解决氚自持和高温中子辐照的问题。

作为一个能源，最终还是要体现在它的经济性上：每一度电多少钱，资源能不能持续支持，等等。对于磁约束来讲，经济性是未来需要重点解决的问题。

惯性约束聚变是我们现在提出的一种解决方法，就是用Z箍缩驱动，再加上裂变包层，来解决它最终作为能源的问题。对于Z箍缩驱动的聚变裂变混合堆（Z-FFR），从目前的研究来看，我们认为是人类未来最理想的一种能源。下面作一个简要介绍：

它把核能领域里面最有利的四大因素结合起来。

第一，惯性约束聚变，不需要建立一个持续维持高温的系统，也就避免了磁约束面临的难题。第二，烧氘氚，在惯性约束聚变里面烧氘氚非常有利。而且，它的燃烧温度不止1亿度，甚至可以达到10亿度以上。系统反应非常快，我们要达到的主要技术指标，实现起来非常容易。对于它产生的高能中子，我们又有一个深次临界裂变包层。包层可以把能量放大，把聚变的规模做小，还有很多优越性，下面会讲。

还有采用Z箍缩驱动，主要是与激光相比。激光器非常难做，激光这条技术路线原则上要支持能源，也很困难。把Z箍缩驱动器放到这里，来驱动惯性约束聚变的靶丸，也是最合适的。所以，把这些因素结合起来，在当前条件下，我们就有可能把这种能源建造起来，而且性能非常优良。这些理念也非常符合大道至简。

这也是一个简单的示意图。上面是驱动器，还有靶丸、直径几米的靶室和包层。包层里面要完成能量放大，同时要造氚、实现氚自持，还要把热能平稳地过渡，最后变成可以连续输出的电能。

基本参数大概是这样：Z箍缩驱动器将来送到负载上的电流，原则上要达到60—70兆安。我简单介绍一下Z箍缩的概念：有一个金属套筒，电流流过时会产生磁场。磁场与电流相互作用，产生洛伦兹力，方向正好指向圆柱体的中心。当电流足够大时，洛伦兹力也足够大，会驱动薄的金属套层高速内爆。

当它碰靶时，内爆速度可以达到每秒500公里以上。碰靶以后，在极短时间内滞止，动能变成热能，相当一部分又变成辐射能。辐射就是X光，我们利用X光来压缩靶丸。

我们现在的设计大概是：驱动器10秒钟一次，将来碰靶的动能要大于10个兆焦，比如12个兆焦，甚至15个兆焦以上。而两个兆焦的激光能量太小，激光器要做大，经济规模等又非常大。

对我们来讲，聚变靶丸每次在10个兆焦以上能量的驱动下，会放出2000个兆焦以上的聚变能。如果10秒钟一次，功率就是200兆瓦。然后，我们也做一个能量放大器，也就是裂变包层，因为高能中子会引起裂变。如果包层里面一个中子进去，能够引起一次以上的裂变，能量放大倍数就很大。这可以通过设计来做到。

裂变包层的能量放大倍数要达到15倍以上，这是一个深次临界包层。它的中子完全可以造出一个以上的氚，实现氚自持。包层里面可以允许使用天然铀等低质核燃料。包层还可作为中子倍增器，并增殖钚-239、铀-233等。

换料之后，我们可以把半衰期在十年以上的核素重新放回包层，重新焚烧。虽然有裂变，但这些长寿命核素都在包层里面被焚烧掉了。也就是说，有裂变，但是非常干净。

这套方案的优势：

第一个，这个系统将来是一个绝对安全的系统，我们完全可以进行建造，这样可以为分布式能源奠定基础；

经济性方面，百万千瓦的电站，造价原则上在200亿人民币的范围。堆可以实现热电联供，大幅提高能源利用效率。现在我们的反应堆电站是热中子堆，热能变成电的效率是1/3。如果实现热电联供，就可以提高堆的能量效率，使它在更长时间内为人类工作；

在这样一个堆里面，裂变燃料的裂变利用率原则上可以达到90%以上。原则上，用这种方式支持人类的能源需求，我们估计，比如按全世界每年200亿吨标准煤的水平，为人类工作1000年都是没有问题的。