核聚變能源的革命性潛力

    核聚變能源被譽(yù)為人類能源問(wèn)題的終極解決方案。與傳統(tǒng)的核裂變不同，核聚變通過(guò)輕元素（如氫的同位素氘和氚）在極端高溫高壓條件下結(jié)合成較重元素（如氦），釋放出巨大能量。這一過(guò)程模擬了太陽(yáng)內(nèi)部的反應(yīng)機(jī)制，因此也被稱為"人造太陽(yáng)"。核聚變的能量產(chǎn)出效率遠(yuǎn)超化石燃料，1公斤聚變?nèi)剂舷喈?dāng)于1000萬(wàn)公斤煤炭。更重要的是，它幾乎不產(chǎn)生長(zhǎng)壽命放射性廢物，溫室氣體排放為零，且原料氘可從海水中近乎無(wú)限提取（1升海水含氘能量相當(dāng)于300升汽油）。

國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)堆（ITER）的突破進(jìn)展

    位于法國(guó)南部的ITER項(xiàng)目是當(dāng)前全球最大的核聚變國(guó)際合作計(jì)劃，35個(gè)國(guó)家共同投資220億歐元。其托卡馬克裝置重達(dá)2.3萬(wàn)噸，相當(dāng)于3個(gè)埃菲爾鐵塔。2023年，日本JT60SA裝置首次實(shí)現(xiàn)1億攝氏度等離子體維持100秒，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。中國(guó)EAST裝置則實(shí)現(xiàn)了1.6億攝氏度電子溫度下1056秒的長(zhǎng)脈沖運(yùn)行。這些突破證明"點(diǎn)火"（能量產(chǎn)出大于輸入）已觸手可及。預(yù)計(jì)2035年ITER將開(kāi)始氘氚聚變實(shí)驗(yàn)，商業(yè)示范堆（DEMO）計(jì)劃在2050年前并網(wǎng)發(fā)電。

私營(yíng)企業(yè)的創(chuàng)新競(jìng)賽

    除國(guó)家項(xiàng)目外，私營(yíng)資本正加速核聚變商業(yè)化。美國(guó)Commonwealth Fusion Systems采用高溫超導(dǎo)磁體技術(shù)，將托卡馬克體積縮小40倍，計(jì)劃2025年建成SPARC實(shí)驗(yàn)堆。英國(guó)Tokamak Energy的球形托卡馬克結(jié)合了緊湊設(shè)計(jì)和高磁場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。最激進(jìn)的是美國(guó)TAE Technologies，他們研發(fā)的線性裝置利用氫硼聚變，完全規(guī)避中子輻射問(wèn)題。截至2023年，全球核聚變初創(chuàng)企業(yè)已融資超過(guò)48億美元，微軟甚至預(yù)購(gòu)了Helion Energy 2028年的聚變電力。

技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案

    實(shí)現(xiàn)可控核聚變面臨三大科學(xué)難題：首先是等離子體約束，需要將億度高溫的等離子體與容器隔離。目前主流采用環(huán)形磁場(chǎng)約束（托卡馬克）或激光慣性約束（如美國(guó)NIF裝置）。其次是材料耐受性，聚變中子會(huì)使金屬變脆。中國(guó)研發(fā)的"鎢鎧甲"第一壁材料能承受每平方米4兆瓦熱負(fù)荷。第三是氚自持，ITER將測(cè)試用鋰包層增殖氚的技術(shù)。新興的場(chǎng)反轉(zhuǎn)構(gòu)型（FRC）和仿星器等替代方案可能提供更優(yōu)解。

能源格局的重塑前景

    若核聚變實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，全球能源版圖將徹底改變。一座1GW聚變電站年耗燃料僅100公斤，而同等規(guī)模煤電站需300萬(wàn)噸煤。據(jù)國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，2050年聚變發(fā)電可能占全球電力供應(yīng)的1015%。沿海城市可直接利用海水制氘，內(nèi)陸地區(qū)則可部署緊湊型聚變堆。更深遠(yuǎn)的影響在于：廉價(jià)清潔能源將推動(dòng)海水淡化、碳捕獲、氫經(jīng)濟(jì)等衍生產(chǎn)業(yè)發(fā)展，甚至改變地緣政治格局。比爾·蓋茨認(rèn)為，核聚變可能是"拯救氣候的最后一張王牌"。

中國(guó)在聚變領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局

    中國(guó)自2006年全面參與ITER計(jì)劃，貢獻(xiàn)了約9%的部件制造，包括核心的環(huán)向場(chǎng)線圈。自主研制的CFETR（中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆）計(jì)劃2035年建成，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)50萬(wàn)千瓦穩(wěn)態(tài)發(fā)電。合肥"科學(xué)島"的EAST裝置已實(shí)現(xiàn)1.2億度101秒等離子體運(yùn)行。在材料領(lǐng)域，中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)研發(fā)的CLF1鋼抗輻照性能優(yōu)于國(guó)際同類產(chǎn)品。2022年成立的星環(huán)聚能公司，正在開(kāi)發(fā)基于反向場(chǎng)構(gòu)型的緊湊型聚變裝置，預(yù)計(jì)2024年完成原理驗(yàn)證。