有一种能源,燃料来自海水,能量密度是石油的千万倍,且几乎零污染,这就是可控核聚变的潜力。
它被称为“人造太阳”,一旦实现商业化,人类将彻底摆脱能源焦虑。
中国在这场竞赛中已悄然布局,五家企业成为关键力量。
可控核聚变的核心突破
核聚变的原理并不复杂:模仿太阳内部的反应,将氢的同位素氘和氚在高温高压下聚合成氦,释放能量。
但难点在于“可控”——如何在地球上制造一个稳定运行的“小太阳”?
过去几十年,科学家们尝试了多种技术路线,其中最主流的是“磁约束”装置托卡马克。
这种环形装置通过超强磁场约束上亿度的等离子体,避免其接触容器壁。
中国在托卡马克领域早有积累。
2020年,中国自主设计的“环流器二号M”首次实现发电;2023年,合肥科学岛的“东方超环”EAST装置突破百秒级高温等离子体运行。
但国家项目规模大、成本高,商业化需要更灵活的路径。
近年来,高温超导材料和人工智能技术的突破,让核聚变装置小型化成为可能。
原本需要百亿投资的实验堆,现在成本可压缩许多,建设周期也缩短了。
这一变化吸引了社会资本入场。
全球核聚变投资从2021年的18亿美元跃升至2023年的60亿美元,中国私营企业也从观望转向行动。
五家核心企业:谁在推动商业化?
目前,中国可控核聚变领域已形成“国家队+商业公司”的格局,五家企业尤为关键:
1. 星环聚能(陕西):资本与技术的“快跑者”
这家公司成立于2021年,背后站着顺为资本、蔚来资本等投资方。星环聚能的口号是“快速经济地实现核聚变”,其核心策略是打造紧凑型托卡马克装置。
2024年6月,星环的实验堆实现等离子体约束时间突破,成本与传统装置相比降低许多。
而商业公司的优势在于迭代速度和成本控制,“工程问题比科学问题更容易解决”。
2. 能量奇点(上海):技术跨界融合的代表
能量奇点的团队由物理学家和工程师组成,主打“超导磁体+AI控制”。
2024年,该公司利用人工智能优化等离子体控制算法,将能量输出效率显著提升。
其投资人包括米哈游,这家游戏公司看中的或许是技术跨界潜力——核聚变的实时数据处理与游戏引擎有相似逻辑。
3. 聚变新能(合肥):多元资本的试验田
成立仅一年多,聚变新能就集齐了国有资本、地方政府、科研院所和私人投资,注册资本规模居国内首位。
它的特殊之处在于“混搭”模式:既承接国家项目的技术转化,又探索商业化应用。
2024年完成增资后,其目标是2035年前建成示范堆。
4. 中国聚变能源有限公司(成都):“国家队”的转型尝试
由中核集团牵头,联合24家央企和科研机构成立,这家公司代表国家战略的落地。
2025年,中国核电向其注资10亿元,但明确提示“短期难盈利”。
它的任务是打通从实验堆到商用堆的链条,尤其是关键材料(如第一壁)和供应链的国产化。
5. 翌曦科技(上海):超导磁体的“隐形冠军”
超导磁体占托卡马克成本的一半,而这家公司掌握着高温超导磁体制备技术。
其创始人金之俭是上海交通大学教授,团队曾参与国际热核聚变实验堆(ITER)项目。
2024年,翌曦的磁体场强达到25特斯拉,远超ITER的5.3特斯拉,为装置小型化奠定基础。
商业化时间表:2035年还是2050年?
关于可控核聚变何时能发电,答案充满分歧:
国际原子能机构:保守预估2050年。
美国商业公司CFS:豪言2030年代初。
中国学术界:设定2035年中期目标,2050年远期目标。
企业调查:70%的核聚变公司认为2035年前可实现并网。
这种差异源于技术路线的选择。
传统大型项目如ITER(国际热核聚变实验堆)因预算超支、进度滞后,被戏称为“永远差50年”。
而商业公司押注小型化装置,通过快速迭代缩短周期。
中国可能走一条“中间道路”:国家项目攻克基础科学,商业公司探索工程转化。
若高温超导材料、等离子体控制等关键技术持续突破,2035年建成示范堆、2040年代实现商业运营并非天方夜谭。
能源革命的最后一公里
即便技术突破,商业化仍需跨越三座大山:
1. 能量净增益:目前输出能量仍低于输入,需实现Q>5(输出为输入的5倍)。
2. 材料寿命:上亿度等离子体对装置材料的耐高温性能要求极高,现有材料仅能支撑数百小时。
3. 电力并网:聚变发电需匹配电网波动,这对控制系统是巨大考验。
尽管前路漫漫,资本已用真金白银投票。
比尔·盖茨、谷歌等国际资本布局欧美公司,中国则出现“国资主导、民资助攻”的独特生态。
这场竞赛的赢家不是单一国家或企业,而是全人类,毕竟,谁能拒绝一个无限能源的未来?