2026年1月15日，明确“鼓励和支持受控热核聚变”的《中华人民共和国原子能法》正式施行。可控核聚变，被誉为人类能源的“圣杯”，近年来频频取得突破性进展。然而，科学实验的成功仅仅是聚变能商业化的起点。要实现“人造太阳”点亮万家灯火的梦想，我们还需攻克一系列技术、工程和经济性难题。
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行业发展现状：全球布局与中国突破
根据聚变工业协会（Fusion Industry Association，FIA）发布的《2024年全球聚变行业报告》以及国际原子能机构（IAEA）聚变装置信息系统（FusDIS）的统计数据，2021至2024年间，全球核聚变领域累计吸引投资超过71亿美元，其中2024年新增融资达9亿美元。政府资助部分增长显著，总额提升至4.26亿美元，同比增长57%。参与该领域的私营聚变企业数量持续扩张，已增至45家，较2023年的43家有所增加。
截至2025年7月，全球共登记有167个核聚变装置，涵盖在运、在建和规划阶段。其中，101个正在运行，17个处于建设中，另有49个处于规划阶段。在已部署的118个在运和在建装置中，由公共资金主导的项目达102个，占比86.4%；
在这些公共主导项目中，采用磁约束技术路线（主要包括托卡马克和仿星器）的装置为76个，占74.5%。相比之下，在49个规划中的项目中，私营资本主导的项目达37个，占比75.5%；其中26个采用磁约束技术，占比53.1%，显示出私营部门在技术路径选择上更加多元化，包括惯性约束、场反位形、Z箍缩等多种新兴路线正加速发展。
当前中国可控核聚变正处于实验堆建设、工程堆验证阶段，中国“东方超环”（EAST）成功实现上亿摄氏度稳态长脉冲高约束模等离子体运行1066秒，“中国环流三号”取得离子温度1.2亿度、电子温度1.6亿度的的“双亿度”突破，这些成就标志着中国核聚变研究已取得较大突破。
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科学挑战：从短暂燃烧到稳定运行
实现可控核聚变商业化的第一道障碍来自科学层面，尤其是等离子体的稳态运行控制。目前全球聚变研究正处于“燃烧实验”阶段，但要让聚变反应持续稳定运行，仍面临巨大挑战。
目前实验装置大多以脉冲方式运行，每次放电仅能维持数秒或数分钟。EAST实现的千秒级运行已是重大突破，但离商业发电所需的连续运行仍有巨大差距。等离子体在各种不稳定性影响下难以长时间维持，如同试图用橡皮筋捆住一团炽热的火焰。
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工程障碍：从实验装置到发电系统
可控核聚变商业化面临的核心工程挑战是如何将实验装置转化为可靠、可维护且经济可行的发电系统。目前几乎所有聚变装置都专注于物理实验，而非能源输出。
能量转换效率是工程化的重要考量。现有实验装置追求的是等离子体参数突破，而非高效发电。商业聚变堆需要将聚变产生的中子动能高效转化为热能，再通过传统热力循环发电。整个能量转换链路的效率直接影响经济性，但目前对此研究尚不充分。
大型复杂系统的集成挑战巨大。托卡马克装置包含超导磁体、真空室、加热系统、燃料循环等子系统，其设计、建造和运维复杂度远超现有任何能源设施。国际热核聚变实验堆的延期和超支，正是这种复杂性的直接体现。
维护和退役问题同样突出。聚变堆内结构件在强辐照下具有放射性，必须采用远程维护技术。如何设计易于维护的反应堆结构，以及如何处理退役产生的放射性废物，都是工程上尚未完全解决的难题。
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经济性挑战：投资巨大与回报周期长
可控核聚变商业化面临严峻的经济性挑战，其巨额投资和长回报周期令传统投资者望而却步，如ITER项目自启动以来，成本不断攀升，截至2024年，其总预算已超过220亿欧元。突破“最后一道关卡”所需的资金投入可能高达数千亿美元。
目前聚变研究主要依靠政府资金和风险投资支持。国际原子能机构《2025年世界聚变展望》报告显示，全球私人聚变投资总额已突破100亿美元，但与传统能源投资相比仍相去甚远。在商业化时间节点方面，最为激进的美国Helion公司宣称要在2028年建成全球首座商用聚变电站，但业内普遍认为2040年代才是比较切实的商业化目标。
建设成本惊人。传统巨型托卡马克路线建成商业化首堆成本可能超过千亿元，对任何单一企业都是难以承受之重。这也促使星环聚能等初创公司探索紧凑型路线，试图大幅缩小聚变堆尺寸，降低建设成本。
发电成本是决定商业化可行性的关键。中国电力工程顾问集团华东电力设计院副总工程师姜震：根据不同机构预测，可控聚变堆商业化初期运行电价估计在1元/kWh左右。如表1所示，可控聚变商业化初期运行预估电价对比我国当前其他类型能源的电价仍有一定差距，但随着规模化推进其价格预计会有较大降幅空间。
表1：2025年中国大陆地区各类电源的度电成本
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产业链与监管：缺失的关键环节
可控核聚变商业化不仅依赖技术突破，还需要完整产业链和适配监管框架的支持。目前这两方面均存在明显短板。
聚变产业链尚在萌芽阶段。虽然永鼎股份、广大特材等企业已开始提供超导材料等产品，但整个产业远未形成成熟供应链。从上游材料、中游部件到下游系统集成，多个环节能力不足。
监管框架基本空白。现有核安全法规基于裂变技术建立，与聚变堆特性不完全匹配。聚变堆虽风险显著低于裂变堆，但仍涉及氚处理和放射性材料，需要建立针对性的监管体系，既确保安全，又不阻碍创新。
专业人才短缺是另一大瓶颈。聚变能研发涉及等离子体物理、材料科学、超导技术等多学科交叉领域，培养周期长。随着商业化进程加速，人才缺口可能进一步扩大。
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未来展望
全球聚变领域正呈现“多路线竞跑”的格局。托卡马克、仿星器、场反位形、激光惯性约束等不同技术路线各有优劣。而真正的突破，正是这种对多元化路径的探索中逐渐显现的。
美国普林斯顿等离子体物理实验室主任斯蒂芬·考利认为：“当前，一条颠覆性路径已初具雏形，那就是通过AI和高性能计算推进聚变创新，有望将聚变能开发时间缩短一半”。此外，高温超导技术的进步使聚变装置小型化成为可能。
我国聚变发展也在稳步推进。BEST（紧凑型聚变能实验装置）已正式进入主机组装阶段，计划于2027年底简称，该装置目标是实现聚变能发电演示。中国聚变能源有限公司总经理张立波展望：“2027年，我们期待开启聚变能燃烧实验，2030年左右，具备中国首个工程实验堆的研发设计能力，2035年左右，建成中国首个工程实验堆，到2045年左右，能建成我国首个商用示范堆。”
虽然可控核聚变距离真正的商业化仍具有较大距离，但“核聚变发电还需50年”的预测有望在近10-20年被打破，当第一个聚变示范堆真正并网发电时，人类能源史将翻开全新的一页。
