當前, 能源安全、環境和氣候變化等問題成為21世紀面臨的最嚴峻挑戰。因此，像核聚變能這樣的新能源研發一直為公眾和行業所關注。但是，熱潮之下也不乏隱憂。

據全球聚變工業協會FIA統計，截至2023年12月，全球共有43家私人核聚變公司，這些私營企業投資力度逐年增大，2022年投資總額較以往全部總額增加一倍，前后獲得投資總額超過62億美元。但我們作為從業者，一方面心里要有數，全球核聚變研究距離實現發電尚有距離，另一方面，更要有定力，路雖遠，行則將至。

01 核聚變研究發展的主要趨勢

國際磁約束受控核聚變研究始于上世紀50年代，在研究進程中，先后探索了箍縮、磁鏡、仿星器、托卡馬克等眾多途徑，目標都圍繞如何提高等離子體的關鍵參數，最終滿足受控核聚變反應的條件。從上世紀70年代開始，托卡馬克途徑逐漸顯示出獨特優勢，成為磁約束核聚變研究的主流途徑。國際上自托卡馬克開展實驗以來，等離子體綜合參數不斷提升，聚變工程技術也有了長足的進步，但距離實現應用,諸多關鍵技術仍存在很大挑戰。

為了驗證聚變的技術可行性, 需要建造一個具有聚變電站所需大多數技術特征的更大規模的托卡馬克裝置, 來試驗和演示聚變電站的關鍵技術, 并探索燃燒等離子體的新物理問題。為實現這一目標, 國際聚變界一致認為通過國際合作, 匯聚全世界的核聚變研究成果、主要國家的財力和科技能力, 才能加快這一階段的進程。為此, 規模空前的國際合作計劃——國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃應運而生。我國也于2003年1月初正式宣布參加ITER計劃政府間談判。ITER是世界上第一個反應堆規模的受控熱核聚變設施,也是最終實現磁約束聚變能商業化發電最重要的科學和技術橋梁。

總體上看, 世界上主要發展聚變能的國家, 在圍繞建設本國聚變示范堆的目標下, 基本都是通過ITER合作獲得相應實驗堆設計、建造經驗, 利用參與ITER運行以及本國(或國際合作)的大型托卡馬克裝置獲得燃燒等離子體物理、控制和運行經驗, 同時, 圍繞在ITER合作中不能解決的聚變堆抗輻照材料等方面開展關鍵技術攻關。

就我國的情況而言，我國在1984年建成了核聚變領域第一座大科學裝置——中國環流一號托卡馬克裝置, 實現了我國核聚變研究從原理探索到中大規模裝置實驗的跨越;2002年我國建成第一個具有偏濾器位形的托卡馬克裝置中國環流二號;2006年，全超導托卡馬克裝置東方超環首次放電成功。2020年，中國環流三號建成，該裝置是我國目前規模最大、參數最高的磁約束核聚變實驗研究裝置，也是目前國際上首個具備在兆安培等離子體電流下實現多種先進偏濾器位形能力的核聚變先進研究平臺。

與此同時，國內高校也建造運行一批聚變實驗研究裝置(如華中科技大學的J-TEXT、中國科學技術大學的KTX、清華大學的SUNIST等)，整體來看，我國聚變技術已步入國際第一方陣。近期，隨著“聚變熱”，像能量奇點和星環聚這些民營公司也匯入了聚變產業的洪流。

02 核聚變研究面臨的挑戰

作為未來能源，核聚變的挑戰來自于哪里?

我們知道聚變是宇宙能源，氘氚反應，能夠釋放出巨大的能量。其優勢主要體現在燃料儲存豐富、固有安全性好、能效高。因此，它被認為是最終解決能源問題的選項。核聚變有很多模式，主流的磁約束裝置都需要實現上億度的高溫，其實現難度可想而知。核聚變工程必然是一個大工程，比如ITER項目，從其開展過程中，我們可以看到從事這一研究所需要的龐大的系統、龐大的投入。

當前，核聚變堆面臨的三大挑戰是避不開的。一是燃燒等離子體問題，二是抗輻照材料問題，三是氚增殖與自持循環問題。面對三大技術挑戰，可控核聚變仍然有大量技術難關需要攻克。在應對三大挑戰上，國內外都在積極地籌劃下一步的發展，而且有些進展還是比較大的。對于這些挑戰的應對，各個國家政府的態度都是比較理性的，基本上鎖定在2050年達成目標。

核工業西南物理研究院的中國環流三號建成以后，一直備受各方的關注。推進核聚變技術，中核集團核聚變研發的整體路線圖已勾勒出來，并且仍在不斷地優化。但是這個過程需要一段較長的時間。

巨大的挑戰是客觀的，但是我更想強調的是“定力”。作為前沿顛覆性技術，核聚變是大國競爭的重要賽道，所以國際上普遍聚焦于核聚變在本世紀中葉走向商業。我國政府非常重視核聚變的發展，國資委已經在去年將其作為未來能源產業重要方向之一。所以從這個意義上講，現在國家相關部委都在重視、跟蹤、研討、分析各種各樣的可能性，以使我們在大國競爭的主賽道里立于不敗之地。

事實上，我們都知道科技工程有其不確定性, 這也許正是科學技術發展的魅力所在。雖然目前看來，抗輻照材料是難題, 但該技術取得突破后，將給聚變研發帶來極大的提速;而國家對能源結構轉型的迫切需求和對聚變研究支持力度的加大, 以及國內外包括裝備制造、新型材料、人工智能等在內的科技進步對聚變的加持也會加速其實現。從這個意義上講，我們又可以更加樂觀一些。

無論如何，經過半個世紀的努力，曙光已現。我相信經過共同的努力，人類的聚變夢想最終能夠實現。