1、可控核聚變發(fā)展尚處于導(dǎo)入階段，未來(lái)將帶動(dòng)核電裝機(jī)增長(zhǎng)
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)可控核聚變行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與發(fā)展前景分析報(bào)告（2025-2032年）》顯示，核聚變是一種高效、清潔的能源利用方式。聚變反應(yīng)是兩個(gè)或多個(gè)較輕的原子核在高溫高壓條件下重新結(jié)合成質(zhì)量較重的原子核并釋放巨大能量的過(guò)程。根據(jù)質(zhì)能方程E=mc2，聚變反應(yīng)前后的原子核質(zhì)量減小并釋放巨大的能量。作為一種源自原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的能量形式，核聚變的能量密度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)，且?guī)缀醪划a(chǎn)生放射性污染?；诤司圩兎磻?yīng)具有能量密度高、高效、清潔的特性，其在能源、軍事和科研等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，被視為人類(lèi)未來(lái)最理想的能源解決方案。
按燃料和技術(shù)成熟度分類(lèi)，人工核聚變可分為氘氚（DT）聚變，氘氘（DD）聚變、氘氦（D3He）聚變等。點(diǎn)火條件方面，D-T反應(yīng)所需溫度約1億攝氏度，遠(yuǎn)低于氘-氘和氘-氦3等聚變的啟動(dòng)溫度。從燃料獲取的角度看，氘可以從海水中大量提取，氚也可以通過(guò)與鋰反應(yīng)等方式進(jìn)行增殖，實(shí)現(xiàn)燃料閉環(huán)。氘-氚聚變擁有最豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，從上世紀(jì)的JET、TFTR到如今ITER與東方超環(huán)，D-T反應(yīng)技術(shù)已被多次驗(yàn)證，系統(tǒng)組件如超導(dǎo)磁體、氚處理裝置和中子防護(hù)材料也趨于成熟。雖然中子輻射對(duì)材料帶來(lái)侵蝕、氚的放射性管理等問(wèn)題依然存在，但整體而言，氘-氚聚變是目前全球主流聚變裝置采用的最佳路徑。
可控核聚變的商業(yè)化落地需要逐級(jí)驗(yàn)證科學(xué)可行性與經(jīng)濟(jì)可行性實(shí)現(xiàn)技術(shù)躍遷。實(shí)驗(yàn)堆階段需攻克能量?jī)粼鲆媾c穩(wěn)定點(diǎn)火兩大基礎(chǔ)科學(xué)難題，通過(guò)高溫等離子體約束技術(shù)實(shí)現(xiàn)可控的聚變反應(yīng)；示范堆階段需將實(shí)驗(yàn)成果工程化，在連續(xù)運(yùn)行、燃料自持循環(huán)等維度提升Q值至商業(yè)化門(mén)檻，并驗(yàn)證成本可控性；商用堆則依賴(lài)規(guī)?；夹g(shù)與工業(yè)體系支撐，通過(guò)持續(xù)點(diǎn)火與高Q值運(yùn)行實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電。從單次點(diǎn)火到持續(xù)反應(yīng)，從能量虧損到經(jīng)濟(jì)增益，每個(gè)階段均為下一層級(jí)提供不可替代的技術(shù)驗(yàn)證與風(fēng)險(xiǎn)緩釋。目前國(guó)內(nèi)外在運(yùn)的核聚變反應(yīng)堆以實(shí)驗(yàn)堆為主，因此從生命周期來(lái)看，行業(yè)尚處于導(dǎo)入期階段。2024年實(shí)驗(yàn)堆的數(shù)量占到總聚變項(xiàng)目的87%（其余13%并不是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的商業(yè)堆，而是部分通過(guò)等離子體放電實(shí)驗(yàn)積累的工程數(shù)據(jù)。
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可控核聚變的嘗試早在上世紀(jì)六十年代便已經(jīng)開(kāi)始：1958年首臺(tái)托克馬克裝置T-1正式投入運(yùn)行，1968年蘇聯(lián)科學(xué)家在第三代托克馬克T-3上取得了電子溫度1keV、質(zhì)子溫度0.5keV，以及聚變?nèi)胤e等于10^18/m^(-3)·s的顯著成果。蘇聯(lián)科學(xué)家的嘗試在國(guó)際上引發(fā)了托克馬克技術(shù)的熱潮，各國(guó)相繼開(kāi)啟磁約束聚變研究計(jì)劃。
20世紀(jì)80年代，美國(guó)TFTR、歐洲JET、日本JT-60等大型托克馬克裝置的相繼建成，標(biāo)志著磁約束聚變進(jìn)入規(guī)模化實(shí)驗(yàn)階段。通過(guò)優(yōu)化磁場(chǎng)位形、中性束注入加熱和偏濾器設(shè)計(jì)，聚變?nèi)胤e指標(biāo)在1980-2000年間實(shí)現(xiàn)了五個(gè)數(shù)量級(jí)的跨越式提升。1985年美蘇日內(nèi)瓦峰會(huì)上倡議啟動(dòng)國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER），計(jì)劃通過(guò)超導(dǎo)磁體技術(shù)實(shí)現(xiàn)更大體積和400秒以上的脈沖的等離子體約束。ITER設(shè)計(jì)目標(biāo)是將三重積提升至Q≥10。雖然ITER項(xiàng)目還未落地，但在實(shí)驗(yàn)堆中三重積的提升意味著以托克馬克為代表的核聚變技術(shù)正在快速發(fā)展。
進(jìn)入 21世紀(jì)以來(lái)，無(wú)論是聚變堆建設(shè)規(guī)模還是托克馬克技術(shù)創(chuàng)新速度都呈現(xiàn)出顯著加速趨勢(shì)。2022 年 12 月，美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火設(shè)施（NIF）首次實(shí)現(xiàn)了凈能量增益；歐洲聯(lián)合環(huán)（JET）在 2023 年開(kāi)展了最后的氘-氚實(shí)驗(yàn)，僅使用 0.2 毫克氘氚燃料就產(chǎn)生 5 秒的高聚變功率，創(chuàng)造了 69MJ 的突破性記錄；JT-60SA是日本與歐盟聯(lián)合開(kāi)發(fā)的超導(dǎo)托克馬克裝置，于 2023 年 11 月成功點(diǎn)火，達(dá)到滿(mǎn)功率后可將等離子體加熱至 2 億攝氏度并維持約 100 秒；2024 年 10月，美國(guó) DIII-D 國(guó)家核聚變?cè)O(shè)施宣布突破 20 萬(wàn)次等離子脈沖，實(shí)現(xiàn)在超出Greenwald 密度上限 20%的條件下實(shí)現(xiàn)等離子體的高質(zhì)量約束；2025 年 1月，中國(guó)全超導(dǎo)托克馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）首次創(chuàng)下“1 億攝氏度1000 秒”的長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行世界紀(jì)錄。目前核聚變正處于發(fā)展的黃金時(shí)期，未來(lái)隨著中國(guó)的 BEST、CFETR 等項(xiàng)目的落地以及 ITER 項(xiàng)目的成功運(yùn)行，可控核聚變將突破聚變點(diǎn)火與能量?jī)粼鲆娴年P(guān)鍵瓶頸，為商業(yè)化運(yùn)行提供有力支撐。
ITER 是全球最大的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆合作項(xiàng)目。ITER 由中國(guó)、歐盟、印度、日本、韓國(guó)、俄羅斯、美國(guó) 7 方共同參與建造，歐盟作為 ITER 設(shè)施的主辦方，貢獻(xiàn)的費(fèi)用有 45％左右，其他六方各貢獻(xiàn)約 9％。我國(guó)于 2006 年正式簽約加入 ITER 計(jì)劃，承擔(dān)了涉及磁體支撐系統(tǒng)、磁體饋線系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、輝光放電清洗系統(tǒng)、氣體注入系統(tǒng)以及可耐受極高溫的反應(yīng)堆堆芯“第一壁”等多個(gè)核心關(guān)鍵部件和系統(tǒng)的研制任務(wù)，建立了聚變堆的重要部件或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、運(yùn)行和維護(hù)維修的技術(shù)規(guī)范及測(cè)試平臺(tái)。當(dāng)前 ITER已進(jìn)入裝配關(guān)鍵階段，中核集團(tuán)牽頭的中法聯(lián)合體是目前 ITER 項(xiàng)目主機(jī)安裝的唯一承包商，極大提高了我國(guó)在國(guó)際大科學(xué)工程中的參與度與話語(yǔ)權(quán)。2025 年 4 月 11 日，中國(guó)成功交付 ITER 磁體饋線系統(tǒng)中最后一套校正場(chǎng)線圈內(nèi)饋線部件，標(biāo)志著 ITER 磁體饋線系統(tǒng)中所有超大部件的研制順利完成。ITER 磁體饋線直徑達(dá) 16 米、高 3 米，是系統(tǒng)內(nèi)尺寸最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的組件。未來(lái) 3-5 年，我國(guó)將繼續(xù)承擔(dān)一批關(guān)鍵部件核心任務(wù)，例如全鎢第一壁、產(chǎn)氚測(cè)試包層、燃料注入等，并積極爭(zhēng)取更多研發(fā)任務(wù)，如射頻負(fù)離子源中性束加熱、聚變產(chǎn)物診斷、遠(yuǎn)程維護(hù)、等離子體控制等。中國(guó)在核聚變領(lǐng)域的角色已經(jīng)從追趕者逐漸變?yōu)榱酥匾獏⑴c者。
可控核聚變的發(fā)展有望驅(qū)動(dòng)全球核能裝機(jī)容量發(fā)展，截止2023年全球核能裝機(jī)容量約為372GW，預(yù)計(jì)未來(lái)有望持續(xù)增長(zhǎng)。
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2、各國(guó)可控核聚變依賴(lài)政策推動(dòng)，國(guó)內(nèi)發(fā)展進(jìn)入密集招標(biāo)階段
《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)了對(duì)受控核聚變前期研發(fā)的支持，并鼓勵(lì)積極開(kāi)展國(guó)際合作，以提升中國(guó)在該領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力；《關(guān)于推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》等文件明確提出，要聚焦核聚變等未來(lái)能源領(lǐng)域，打造全鏈條的未來(lái)能源裝備體系，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的突破和產(chǎn)業(yè)化。此外，2024 年 9 月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《聚變裝置分級(jí)分類(lèi)監(jiān)管要求（征求意見(jiàn)稿）》，針對(duì)國(guó)內(nèi)聚變研究裝置技術(shù)路線和輻射安全風(fēng)險(xiǎn)不同的現(xiàn)狀，提出分級(jí)分類(lèi)監(jiān)管方法，旨在有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人員安全，適應(yīng)聚變技術(shù)發(fā)展的新需求。國(guó)家通過(guò)一系列政策支持、推動(dòng)和規(guī)范可控核聚變技術(shù)的發(fā)展。
我國(guó)可控核聚變主要相關(guān)政策
| 時(shí)間 | 政策 | 部門(mén) | 主要內(nèi)容 |
| 2021.9 | 關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn) | 中共中央、國(guó)務(wù)院 | 推進(jìn)高效率太陽(yáng)能電池、可再生能源制氫、可控核聚變、零碳工業(yè)流程再造等低碳前沿技術(shù)攻關(guān) |
| 2021.10 | 2030 年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案 | 國(guó)務(wù)院 | 積極研發(fā)先進(jìn)核電技術(shù)，加強(qiáng)可控核聚變等前沿顛覆性技術(shù)研究。 |
| 2022.1 | “十四五” 現(xiàn)代能源體系規(guī)劃 | 國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局 | 瞄準(zhǔn)新型電力系統(tǒng)、安全高效儲(chǔ)能、氫能、新一代核能體系、二氧化碳捕集利用與封存、天然氣水合物等前沿領(lǐng)域，實(shí)施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國(guó)家重大科技示范項(xiàng)目。 |
| 2024.1 | 關(guān)于推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn) | 工業(yè)和信息化等七部門(mén) | 把握全球科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，推進(jìn)未來(lái)能源領(lǐng)域發(fā)展，聚焦核能、核聚變、氫能、生物質(zhì)能等重點(diǎn)領(lǐng)域 |
| 2024.9 | 關(guān)于公開(kāi)征求《聚變裝置分級(jí)分類(lèi)監(jiān)管要求（征求意見(jiàn)稿）》意見(jiàn)的函 | 生態(tài)環(huán)境部 | 應(yīng)建立一種分級(jí)分類(lèi)的監(jiān)管方法，基于不同裝置的輻射安全風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)定相應(yīng)的輻射安全要求 |
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除了國(guó)內(nèi)，全球范圍內(nèi)同樣正在加速可控核聚變技術(shù)發(fā)展方面的“競(jìng)賽”：例如美國(guó)，2020 年 4 月 23 日，美國(guó)國(guó)務(wù)卿公布了美國(guó)核燃料工作組提出的《恢復(fù)美國(guó)核能競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)：確保美國(guó)國(guó)家安全的戰(zhàn)略》。2024 年，美國(guó)能源部制定了一個(gè)十年愿景，并推出了一個(gè)基于里程碑的核聚變發(fā)展計(jì)劃，以成本分擔(dān)的模式向 8 家相關(guān)公司提供贈(zèng)款資助（就像為太空項(xiàng)目提供資金的模式），目的是在核聚變領(lǐng)域找到下一個(gè) SpaceX（美國(guó)最大的聯(lián)邦承包商之一）。2025年 1 月 16 日，美國(guó)能源部宣布為聚變創(chuàng)新研究引擎合作組織中的六個(gè)項(xiàng)目提供 1.07 億美元資金。
各國(guó)政府大力支持可控核聚變發(fā)展
| 國(guó)家/地區(qū) | 計(jì)劃/倡議 | 描述 |
| 中國(guó) | 聚變聯(lián)合體 | 由中央企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)組成，包括中國(guó)的一些龍頭能源和鋼鐵企業(yè)。 |
| 德國(guó) | 籌資倡議 | 企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)共同努力，于 2040 年之前在德國(guó)建造一座聚變電廠。 |
| 意大利 | 偏濾器托卡馬克試驗(yàn)聯(lián)合體 | 由許多意大利研究機(jī)構(gòu)、政府和地區(qū)伙伴以及國(guó)際利益相關(guān)方組成。 |
| 日本 | 登月研發(fā)計(jì)劃 | 鼓勵(lì)私營(yíng)企業(yè)、大學(xué)和各種組織參與，以采用多種方案，研究聚變能。 |
| 韓國(guó) | 新倡議 | 旨在通過(guò)公私合作模式推進(jìn)聚變電廠技術(shù)，并建立一個(gè)由私營(yíng)部門(mén)主導(dǎo)的工業(yè)聚變能生態(tài)系統(tǒng)。 |
| 英國(guó) | 聚變未來(lái)計(jì)劃 | 旨在通過(guò)國(guó)際合作和未來(lái)聚變電廠的開(kāi)發(fā)，促進(jìn)創(chuàng)新和刺激總體產(chǎn)業(yè)能力，同時(shí)，為私營(yíng)聚變能公司提供額外資金，用以發(fā)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。 |
| 美國(guó) | “基于里程碑的聚變發(fā)展計(jì)劃”和公私聯(lián)合體框架 | 根據(jù)預(yù)先確定的商業(yè)化里程碑的實(shí)現(xiàn)情況和核實(shí)結(jié)果提供資金，為各公司提供支持。美國(guó)能源部還開(kāi)始收集有關(guān)擬建立的聚變能公私聯(lián)合體的信息。 |
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可控核聚變核心商業(yè)模式是發(fā)電，產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上游原材料、中游設(shè)備、下游應(yīng)用三大環(huán)節(jié)：
（1）上游主要是有色金屬與超導(dǎo)材料（鎢、銅等）、鋼材、特種氣體（氘、氚）等。
（2） 中游主要為設(shè)備，包括磁體、偏濾器、第一壁、冷卻設(shè)備等。
（3） 下游主要為核電廠與運(yùn)營(yíng)商，也可以應(yīng)用在醫(yī)療等領(lǐng)域。
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國(guó)內(nèi)目前可控核聚變主要發(fā)展的兩條主線分別為中核集團(tuán)、中科院主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈推進(jìn)，其中中科院的BEST 裝置當(dāng)前正處于密集的招標(biāo)階段。
中核集團(tuán)：下屬核工業(yè)西南物理研究院環(huán)流三號(hào) 23 年 8 月首次實(shí)現(xiàn) 100 萬(wàn)安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行，根據(jù)規(guī)劃，環(huán)流三號(hào)有望在 2045 年左右進(jìn)入釋放階段；中核集團(tuán)與聯(lián)創(chuàng)光電聯(lián)合推進(jìn)的星火一號(hào)項(xiàng)目總投資達(dá) 200 億元，計(jì)劃 2029 年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)電。
中科院：中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院自主設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行了世界上首臺(tái)全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST），在 2025 年 1 月實(shí)現(xiàn) 1066 秒長(zhǎng)脈沖高約束模等離子體運(yùn)行，刷新世界紀(jì)錄。目前緊湊型聚變能實(shí)驗(yàn)裝置（BEST）已于 2025 年 5 月啟動(dòng)總裝，目前進(jìn)入密集招標(biāo)期，BEST 項(xiàng)目預(yù)計(jì)在 27 年完成。
可控核聚變作為尚未大規(guī)模商業(yè)化的產(chǎn)業(yè)，仍然面臨諸多風(fēng)險(xiǎn)和不確定性：
（1）技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)
可控核聚變已完成科學(xué)可行性驗(yàn)證，當(dāng)前處于工程可行性驗(yàn)證階段，仍有諸多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題仍需要持續(xù)突破，若技術(shù)進(jìn)展不及預(yù)期，則可控核聚變商業(yè)化進(jìn)程將受到阻礙。
（2）資金風(fēng)險(xiǎn)
目前我國(guó)及世界范圍內(nèi)的可控核聚變投資仍以國(guó)家主導(dǎo)，民間資本可控核聚變公司尚未進(jìn)入大規(guī)模投資階段，若產(chǎn)業(yè)政策轉(zhuǎn)向?qū)е峦顿Y規(guī)模下降，則會(huì)對(duì)可控核聚變產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生不利影響。
（3）需求風(fēng)險(xiǎn)
核聚變能源市場(chǎng)需求仍處于起步階段，市場(chǎng)需求量有限，下游應(yīng)用場(chǎng)景仍有不確定性。此外，核聚變能源的下游市場(chǎng)需求情況受到其經(jīng)濟(jì)性、政策環(huán)境、以及與其他可再生能源技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)等因素影響。（YM）
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